VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Состояние экономики любых государств и жизненный уровень населения во многом определяются наличием запасов топливно-энергетических ресурсов и эффективностью их использования.

В индустриально развитых странах в отличие от прежней ориентации на крупномасштабное наращивание производства энергетических ресурсов высшим приоритетом энергетической стратегии является повышение эффективности энергопользования у потребителей, т.е. энергосбережение. Во многих странах разработаны национальные целевые программы экономии использования топливно-энергетических ресурсов, которые охватывают обширный комплекс мероприятий по совершенствованию структуры потребления энергоносителей, развитию материально-технической базы экономии ресурсов, более полному извлечению полезных компонентов, сбору и использованию вторичного сырья, контролю и учету энергопотребления.

Модернизация и создание эффективной надежной энергетической базы для развития регионов Российской Федерации – это важнейшая стратегическая задача на сегодняшний день, требующая более полного использования разноплановых ресурсов, принятия сбалансированной нормативно- правовой базы, учитывающей специфику регионального развития.

2. Основные требования, предъявляемые к зданиям, и их элементам

1.Функциональная целесообразность– здание должно быть удобно для того процесса, для которого оно предназначено.

2. Техническая целесообразность – здание должно надежно защищать людей от вредных воздействий, быть прочным (выдерживать внешние воздействия машин, людей) и долговечным (не терять своих качеств во времени).

3. Архитектурно-художественная выразительность – здание должно благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей.

4. Экономическая целесообразность– получение максимума полезной площади при минимальных затратах труда, средств и времени на постройку здания. Кроме того, требования экономичности должны распространяться и на эксплуатационные расходы в течение всего срока использования здания.

Отдельные задачи, вытекающие из этих требований, не могут решаться самостоятельно, в отрыве друг от друга. Поэтому проект должен быть результатом согласованного, взаимоувязанного решения с учётом всех требований, обеспечивающих полноценное использование здания по назначению, технические и эстетические качества и экономичность при строительстве и эксплуатации. В настоящем реферате особое внимание уделяется экономичности возведения и эксплуатации здания. Экономичность здания можно разделить на три составляющие:

Индустриализацией называют такую организацию строительного производства, которая превращает его в механизированный и автоматизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из Крупноразмерных конструкций, в том числе укрупненных элементов с высокой заводской готовностью. Сборные элементы, изготовленные на специальных заводах, и их механизированный монтаж позволяют существенно снизить затраты труда на строительной площадке, резко уменьшить количество отделочных работ на стройке, повысить качество строительства и сократись его сроки.

Вторая составляющая экономичности здания — эксплуатационные расходы — связана, в частности, с ежегодными затратами на отопление здания. В то же время мощность отопительных установок, количество отопительных приборов и ежегодные затраты на топливо непосредственно связаны с решениями наружных ограждающих конструкций (их теплозащитными качествами), степенью остекления наружных стен и т. п. При тенденции к сокращению энергетических затрат рациональный выбор толщины ограждающих конструкций, качество их материалов играют весьма важную роль в сокращении эксплуатационных расходов.

Третья составляющая экономичности — стоимость амортизации здания — находится в прямой связи с долговечностью конструкций и строительных материалов: чем меньше износ изделий, т. е. чем оно дольше будет служить, тем меньше величина ежегодной амортизации.

Таким образом, экономичность архитектурно-конструктивных решений находится в прямой зависимости от целесообразности принятых технических решений, рациональности объемно-планировочных решений, умелого использования строительных ресурсов и ряда других факторов.

Одной из современных тенденций жилищного строительства является разработка и конструирование зданий, в которых комфорт планировочных решений сочетался бы с экологичностью и энергоэффективностью. Практически половина потребления энергии в развитых странах приходится на жилые дома. Поэтому одним из основных методов ресурсосбережения становится улучшение энергоэффективности зданий. Инновационным направлением в строительстве, пока мало распространенным в России, является создание энергоэффективных домов. Основной принцип проектирования энергоэффективного дома - поддержание комфортной внутренней температуры без применения систем отопления и вентиляции за счет максимальной герметизации здания и использования альтернативных источников энергии. Критерием для классификации таких домов является энергопотребление. Если затраты на отопление помещений в год составляют:

1) менее 90 кВч/м2 - дом считается энергоэффективным;

2) менее 45 кВч/м2 - энергопассивным;

3)менее 15 кВт ч/м2 - нулевого энергопотребления (на отопление ничего не тратится, но требуется энергия для подготовки горячей воды).

3. Основные принципы проектирования энергоэффективных зданий

Проектирование энергоэффективного дома начинается с изучения местности, в частности: рельефа; климата (влажности, светового режима, направлений и скоростей воздушных потоков); состава воздуха и наличия в нём химически агрессивных веществ. Затем происходит выбор технологии строительства. Энергосберегающие активные и пассивные дома весьма разнообразны – по сути, каждый такой дом создаётся с нуля. Типовых экодомов не бывает, поскольку даже стоящие рядом здания могут по-разному освещаться солнцем и находиться на немного разных высотах. Чаще всего выбор падает на каркасное строительство, столетиями использовавшееся в холодных регионах мира – Канаде и Исландии. Каркасные конструкции относительно дешевы и позволяют гибко варьировать планировку жилища, а многослойные панели, образующие поверхности, обеспечивают хорошую теплоизоляцию. Другие перспективные технологии – технология ЭкоТерм, технология SIP, дома из самана, арболита, клееного бруса, сетчатые оболочки и тд. Выбор технологии строительства обуславливается главным образом рельефом и характером почв, на которых будет стоять здание, а также имеет значение местная инфраструктура строительных материалов. Исходя из специфики климата, архитекторы разрабатывают модель дома. Постройка ориентируется таким образом, чтобы площадь поверхностей, обращённых к солнцу, была максимальной. Это обеспечивает естественный нагрев и освещение, а также возможность использования установок солнечной энергетики и теплонакопителей. Оконные проёмы являются основным каналом энергообмена дома и улицы. Поэтому открытие и закрытие жалюзи, от которых зависит освещение, поглощение и отдача тепла, во многом осуществляется автоматически. За это отвечают интеллектуальные системы управления – наследство «умных» домов. Например, если в помещении никого нет и, следовательно, нет необходимости в освещении, полоски жалюзи разворачиваются «поглощающей» тёмной стороной к стеклу. Разумеется, сами окна энергоэффективных домов – это стеклопакеты с качественной теплоизоляцией. При том, что на сегодняшний день существует множество альтернативных источников энергии, по-настоящему эффективны лишь некоторые из них: солнечные батареи, миниатюрные ветряные электростанции, геотермальные скважины, тепловые насосы.

Первые два источника энергии сильно зависят от климата и применимы не везде. Тем не менее, КПД современных солнечных панелей достаточен, чтобы обеспечивать здание электричеством даже в высоких широтах и странах с малым количеством ясных дней. Геотермальные скважины могут использоваться, если допустимо глубинное бурение. Их закладывают одновременно с фундаментом; в отличие от солнечных и ветряных установок, перепланировка геотермальных источников энергии практически невозможна. Тепловые насосы – установки, напрямую использующие второй закон термодинамики; они позволяют «выкачивать» тепло прямо из земли и воздуха, причём необязательно тёплых. Несмотря на простоту принципа, эффективность тепловых насосов не слишком высока

4. Опыт Дании и Германии в области энергосбережения

Анализируя проблемы и перспективы энергосбережения в России, многие специалисты отмечали важность создания целостной законодательно-правовой базы и механизмов экономического стимулирования энергосбережения. Во многих развитых странах мира уже существуют достаточно эффективные механизмы такого рода. Особенно интересным в этой области являются, на наш взгляд, опыт Дании и Германии.

60-е годы ХХ века проходили в Дании под знаком довольно значительного промышленного подъема и сопровождавшего его быстрого роста энергопотребления. В это время для производства тепловой энергии в основном использовались нефть и нефтепродукты. В 1972 году доля нефти при производстве тепла составляла в Дании практически 90%. Последовавший вслед за этим в 70-х годах энергетический кризис и резкое подорожание нефти привели к спаду экономики и к осознанию необходимости проведения целенаправленной государственной политики в области энергетики, направленной на более эффективное использование энергетических ресурсов. Основой такой политики стала система планирования энергоснабжения в Дании, включающая ряд взаимосвязанных между собой этапов. При этом каждый последующий этап усиливает и дополняет результаты предыдущего, являясь органическим его продолжением.

Первый Энергетический план был разработан и введен в действие в Дании в 1976 году. Основной его целью являлось достижение надежности энергоснабжения. Была создана законодательно-правовая база энергоснабжения. Был разработан целый ряд законов по снабжению нефтью, природным газом, по поставкам электрической и тепловой энергии, а также по энергосбережению.

Основной целью второго Энергетического плана стало сокращение экономических затрат на энергоснабжение. В этот период для снижения себестоимости производимой энергии в процессе ее производства постоянно сокращается доля нефти и увеличивается доля природного газа и местных видов топлива, таких как: биогаз, солома, древесная щепа, бытовой и промышленный мусор, побочное тепло от промышленных предприятий.

Главной целью третьего Энергетического плана является сокращение при производстве энергии выбросов в атмосферу углекислого газа. Эта цель стоит перед энергетикой страны и сегодня. Совместно со странами Европейского сообщества Дания приняла на себя обязательство стабилизировать уровень выбросов в атмосферу углекислого газа. Для улучшения экологической обстановки всячески стимулируется использование нетрадиционных источников энергии. В частности, достаточно широкое распространение получило использование энергии ветра. Вместе с тем, одним из основных путей решения этой задачи в Дании является повышение эффективности использования энергии и энергосбережение.

Эффективность использования энергии в Дании в значительной степени определяется структурой и характеристиками централизованного теплоснабжения, учитывая его важное положение в общей энергосистеме страны. Наибольший интерес представляет, экономический механизм функционирования системы централизованного теплоснабжения. Этот механизм базируется на ряде важных признаков системы.

Согласно датским законам любая как муниципальная, так и частная теплоснабжающая компания обязана иметь в общегодовом финансовом балансе равенство доходов и расходов. Если же по окончании года такая компания получила какую-либо прибыль, то ее бюджет на следующий год должен составляться таким образом, чтобы за счет сокращения цены на тепло можно было бы компенсировать эту прибыль. И наоборот, если по окончании года наблюдается определенный дефицит - это означает, что на следующий год необходимо будет поднять цену на тепло.

Совладельцами (собственниками) теплоснабжающей компании являются через муниципалитет все потребители, которые подключены и пользуются ее системой. Этим достигается постоянная заинтересованность компании в повышении эффективности и надежности своих инженерных систем и сетей, а также в снижении цены на поставляемую тепловую энергию. Решение именно этих задач является целью деятельности любой теплоснабжающей компании, построенной по датскому принципу. Кроме того, потребители в Дании имеют широкие возможности по учету и регулированию уровня потребления тепла, что позволяет им существенно экономить и энергию, и свои денежные средства. У датской системы централизованного теплоснабжения имеются еще две важные особенности. Это гибкость системы и очень простая технология теплоснабжения.

Поскольку с течением времени цены на различные виды топлива могут изменяться (меняется также и доступность отдельных видов топлива), предприятия - производители тепла обладают определенной гибкостью своей организации, связанной с возможностью изменения схемы работы. Это означает, что система рассчитана на работу в принципе на любом виде топлива и подразумевает переключение в случае необходимости с одного вида топлива на другой. Кроме того, в случае каких-то неполадок на ТЭЦ, обеспечивающей базовые нагрузки, система может быть довольно быстро переключена на теплоснабжение от "пиковой" котельной, имеющей отдельный независимый участок сетей.

Простота технологии теплоснабжения обеспечивается тем, что три четверти всех систем имеют непосредственное (прямое) подключение без использования ЦТП. Это стало возможным, поскольку в ландшафте Дании в основном отсутствует значительный перепад высот. Такая схема подключения позволила использовать достаточно низкие температуры воды в системе и низкое давление. Температура прямой воды около 80 0С, температура обратной воды 40-50 0С. Причем и в зимний, и в летний период указанные температуры находятся практически на одном и том же уровне (зимой - чуть выше, летом - чуть ниже). Максимальное давление составляет не более 6 атмосфер. Но даже на тех участках системы, где существуют ЦТП, в Дании стараются поддерживать достаточно низкие температуры и, по возможности, низкое давление. Такая технология позволяет добиться низкой стоимости.

Электрическая сеть Дании является частью объединённой скандинавской электросети. Цены на этом рынке корректируются каждый час, и скачки бывают существенными (до 150 %). В Швеции и Норвегии основу электрогенерации составляют гидроэлектростанции. Когда в этих странах идут дожди, цена на электроэнергию падает и электричество, вырабатываемое на ТЭЦ в Дании за счёт сжигания топлива, становится неконкурентоспособным. Особым почётом у энергетиков пользуются ветряки. Датчан не останавливает даже то, что подключение этих крайне нестабильных источников электроэнергии к сети требует больших затрат. Другое направление – перевод ТЭЦ на установки когенерации (одновременного производства теплоты и электроэнергии). В качестве топлива всё чаще используются альтернативные источники энергии (биомасса, пеллеты – гранулы из древесных отходов, биоэтанол) и бытовой мусор (сжигается около 80 % всех отходов).

Таким образом, политика Дании в области энергетики, а также принцип построения и функционирования энергосистем стимулируют повышение эффективности энергоснабжения и энергопотребления. Это, в свою очередь, способствует устойчивому спросу на продукцию датских предприятий - производителей энергосберегающего оборудования и технологий. Лучшие датские компании в этой области поставляют свою продукцию также на рынки многих стран мира. Среди них фирмы "Данфосс" и "Камструп", продукция которых с успехом используется и в России.

Энергосберегающие мероприятия

Первоочередной задачей по энергосбережению в Европе является утепление ограждающих конструкций. В Сённерборге подавляющая часть домов относится к трём последним классам по энергоэффективности из семи возможных. Именно в Сённерборге в 2008 году был построен первый в Дании активный дом. Сегодня 1 500 из 37 500 домов Сённерборга имеют солнечное электроснабжение, часть из них делятся энергией. В Копенгагене 70 % старых домов не имеют удовлетворительных показателей по энергоэффективности. Средние затраты на капитальный ремонт (замена окон, утепление) составили 22 000 евро на индивидуальный дом.

Энергосберегающие мероприятия включают:

Замена старых окон на стеклопакеты с повышенными теплозащитными свойствами.

Дополнительная теплоизоляция наружных ограждающих конструкций и чердака.

Устройство механической системы вентиляции с рекуперацией теплоты (эффективность – 80 %) и низким потреблением энергии (35–50 Вт на квартиру).

Применение конструкции «солнечных» стен для подогрева приточного воздуха системы вентиляции.

Использование на крыше солнечных коллекторов для горячего водоснабжения.

Использование низкотемпературных радиаторов для отопления помещений.

Остекление балконов.

Установка новой водосберегающей арматуры.

Использование системы контроля и управления.

4.1. Home for Life «Дом для жизни»

Этот дом построен в городе Орхус, Дания и позиционируется как первый в мире «активный» дом. Общая площадь дома составляет 190 м2. Площадь остекления (включая фасадные и мансардные окна) составляет 40% от общей площади. Основная архитектурная идея «Дома для жизни» – гармоничное сочетание комфорта и энергосбережения. Обилие света, активный фасад, взаимосвязь внешней и внутренней сред обеспечивают высокое качество архитектуры. Архитектура снаружи и изнутри создает ощущение некой футуристической «энергетической машины», которая контролирует взаимодействие между зданием и природой вокруг. Активный фасад - это трансформируемый фасад с использованием сдвижных панелей. Он перестраивается в зависимости от погодных условий и потребностей обитателей дома. Он открывается, увеличивая освещение и обогрев за счет солнечной энергии, или закрывается, защищая от солнца днем и сохраняя тепло ночью. Оптимальное использование дневного света обеспечивает комфортную и здоровую атмосферу для обитателей, а также позволяет минимизировать потребление электричества в дневное время. Увеличенная площадь остекления и расположение окон во всех четырех фасадах и в крыше обеспечивают проникновение естественного света во все помещения. В «Доме для жизни» используются энергосберегающие окна с откосами, которые пропускают максимум света вглубь помещений. Активные фасады регулируют поступление света и тепла. Обращенный к югу свес крыши защищает от излишнего тепла высокого летнего солнца, а лучи низкого зимнего солнца пропускает внутрь. Рольставни и шторы защищают от перегрева и посторонних глаз, когда это необходимо. Система вентиляции обеспечивает необходимое количество свежего воздуха. Зимой воздух поступает через механическую систему вентиляции с системой рекуперации. Оборудование запрограммировано так, чтобы обеспечивать необходимый уровень вентиляции в каждом помещении. Воздух сначала циркулирует в жилых комнатах (спальни, гостиные), а потом выводится через подсобные помещения (кухни, ванные, прачечные). Летом используется естественная вентиляция, которая контролируется специальными датчиками в доме. Это позволяет, с одной стороны, избежать избыточной вентиляции - сквозняков, а с другой - поддерживать в доме комфортный микроклимат. За счет использования естественной вентиляции в летнее время снижается энергопотребление.

Дом спроектирован таким образом, чтобы электричество и отопление использовались минимально. В холодное время года работает механическая система вентиляции с рекуперацией воздуха, то есть на обогрев холодного воздуха не расходуется дополнительная энергия. Кроме того, дом сам генерирует дополнительную энергию, получаемую из дополнительных источников. За 30 лет количество энергии, произведенной домом, будет эквивалентно энергии, затраченной на производство материалов, из которых он построен. Согласно подсчетам, "Дом для жизни" производит дополнительную энергию в размере 9,4 кВт час/ на м2 в год.

Солнечные батареи, солнечные водонагреватели и геотермальный тепловой насос обеспечивают электричество, горячую воду и отопление комнат. Около 50% потребности в тепле обеспечивается солнечной энергией от энергоэффективных окон. Естественная и механическая системы вентиляции в сочетании с внешней и внутренней защитой от солнца, обеспечивают свежий воздух и комфортную температуру в помещении. «Умная» система контроля уменьшает энергопотребление и поддерживает комфортный микроклимат в помещении.

4.2. «Стенлесе Юг»

В 2004 году датский муниципалитет Эгедал недалеко от Копенгагена развернул экспериментальный строительный проект. Сегодня «Стенлесе Юг» — крупнейшее в Европе энергоэффективное поселение. Главное условие эксперимента – возводимые здесь дома должны отвечать стандартам энергопотребления и экологии, причем, гораздо более строгим, чем те, которые действуют на территории Дании.

«Стенлесе Юг» занимает площадь в 76 гектаров. С тех пор как участки приобретенной Эгедалом земли были проданы в розницу частным застройщикам и девелоперам, на территории поселения отстроено 750 коттеджей и таунхаусов. По условиям эксперимента застройщики могут проектировать дома с абсолютно любой архитектурой, но каждое здание должно потреблять на 35% энергии меньше, чем требует Строительный кодекс Дании. Это позволяет экономить 3,6 млн кВт ежегодно, а за 30 лет (средний жизненный цикл зданий) экономия составит более 100 млн кВт. Для достижения заданных стандартов энергоэффективности в ходе строительства поселения применяются современные технологические решения.

Так, например, в качестве утеплителя для стен, кровли и фундамента используются материалы на основе минеральной ваты толщиной в несколько десятков сантиметров. Особое внимание уделяется окнам и другим «мостикам холода», через которые тепло обычно и уходит из дома. Качество утепления зданий инспектируется представителями муниципалитета. Для отопления дома и нагрева воды используются тепловые насосы, отбирающие тепло из земли и грунтовых вод. На выходе образуется горячая вода, которая через теплые полы обогревает коттедж. Используют приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией тепла. На пользу идут и осадки. Возле дома зарывается огромная колба, в ней накапливается дождевая вода, которую затем подают в дом (в трубы, откуда она используется для технических целей) или используют для полива. Установка солнечных коллекторов площадью 20 м² и стоимостью 12 тыс. евро позволяет энергоэффективному дому с хорошей теплоизоляцией отказаться от использования внешней энергии. Для стандартного дома площадью 150 м² со слабой изоляцией потребуется коллектор в 11 раз больше, то есть площадью 232 м², который будет стоить дороже 100 тыс. евро.

Для строительства запрещено использовать материалы, которые впоследствии нельзя будет переработать либо их переработка нанесет ущерб окружающей среде. Например, здесь запрещено устанавливать ПВХ-окна и двери, а также использовать древесно-стружечные материалы на фенольной основе. Некоторые строения в поселке выполнены по технологии пассивных домов, когда за счет очень сильного утепления и использования рекуператоров коттеджи превращаются в своего рода «термосы», не выпускающие энергию и потому не требующие внешних источников энергии для отопления.

Впрочем, у экономичных датчан собственные представления о правильной комнатной температуре: в России в квартирах зимой на несколько градусов теплее. Строительство энергоэффективного дома примерно на 7–10 процентов дороже обыкновенного. Себестоимость строительства домов, расположенных в Стенселе, высока даже по московским меркам — в среднем 1,7 тыс. евро за кв. м. Планируется, что дополнительные затраты должны окупиться за 15–20 лет при сохранении текущих цен на энергоносители и электроэнергию. В настоящее время в Дании реализуется еще несколько десятков пилотных проектов энергоэффективных и экологических поселков, а также поселков, использующих только возобновляемые источники энергии.

4.3. GREENLIGHTHOUSE В КОПЕНГАГЕНЕ

Здание GreenLighthouse стало первым публичным зданием в Копенгагене, построенным в рамках концепции CO2 нейтральности. Здание было открыто 20 октября 2009 года. Название проекта является не только отражением международной конференции по климату ООН (UN ClimateConference COP15), но и показателем возможности эффективного взаимодействия частного и государственного партнерства. В проекте приняли участие Датское Министерство Науки, Технологий и Инноваций, Университет Копенгагена, Муниципалитет города, а также производители оконных систем Velux и Velfac.

Основным источником энергии для здания является Солнце и тепло почвы, дом построен по принципу активного здания, самостоятельно вырабатывающего энергию. Значительное снижение потребляемой энергии добились эффективным остеклением здания и хорошим естественным освещением. Естественная вентиляция обеспечивает свежий воздух и снижает нагрузку на кондиционирование и отопление. Цилиндрическая форма здания интересна, как с эстетической точки зрения, так и для уменьшения потерь. Ведь именно цилиндр имеет минимальную площадь поверхности, не считая сферической формы. Благодаря этому снижаются тепловые потери фасада здания, и появляется возможность более эффективно использовать солнечный свет в течение всего дня — одно из окон всегда находится перпендикулярно солнцу. В жаркое время года охлаждение здания обеспечивают термо-активные бетонные полы. Естественная вентиляция осуществляется через окна на крыше здания, которые автоматически регулируются для обеспечения необходимого потока свежего воздуха. Крыша здания имеет уклон на юг, для максимально использования солнечной энергии. В здании реализована передача естественного света по свето-водам. Себестоимость здания обошлась в 5000 евро за квадратный метр.

Энергосбережение в Германии

Руководством развитых стран ставится задача не просто произвести ремонт зданий, необходимо добиться улучшения потребительских характеристик зданий с обязательным повышением уровня их энергоэффективности. В Германии эту задачу уже решали и опыт накоплен значительный. Мероприятия по энергосбережению начали проводиться в ФРГ так же как и в ряде других стран (Дания, Япония) ещё в 70-е годы, к этому немецкое государство побудили последствия первого мирового энергетического кризиса 1973 –1974 гг. Но особенно широкий размах они приобрели в конце прошлого – начале нынешнего веков. Для модернизации политики энергосбережения немецким государством приняты Закон о возобновляемых источниках энергии (EEG). На его основе принято «Положение об энергосбережении (EnEV)» Данный документ определяет энергетические условия тепловой защиты и инвестиционной техники при строительстве новых зданий и модернизации cуществующих. Кроме того, федеральным правительством разработаны и постоянно обновляются различные интегрированные программы по защите климата, экономии энергии в зданиях и содействия их энергоэффективной модернизации. В соответствии с EnEv покрытие потребности в теплоэнергии при строительстве новых жилых сооружений должно обеспечиваться из возобновляемых источников:

• путем солнечной энергии на 15 % ;

• газообразной биомассой на 30 % ;

• твердой биомассой, биомаслом, геотермальной энергией и теплотой окружающей среды на 50 %.

Новые документы содержат, как правило, более жёсткие требования. Например, постановление 2009 г. по сравнению с 2007 г. предусматривает сокращение потребления первичной энергии в зданиях на 30 %, в том числе за счёт увеличения толщины изоляционных плит на фасаде (с 1992 г. до 2010 г. она выросла с 54 мм до 140 мм; в новом законопроекте указан показатель в 220 мм). Согласно данному постановлению существующие жилые здания после комплексной энергетической санации по сравнению с новыми могут потреблять на 40 % меньше энергии.

В комплексную энергосберегающую санацию в современных условиях обязательно входят следующие мероприятия:

• замена покрытия крыши и утепление чердачного помещения;

• дополнительная изоляция фасада;

• замена окон и балконных дверей;

• изоляция потолка подвала;

• обновление отопительной системы, а также стояков холодной и горячей воды;

• обновление вентиляционной системы;

• интегрирование систем регенерации тепла;

• обновление входной двери, подъезда и лестничных пролётов.

Особое внимание уделяется санации фасадов. Среди прочего, заказчики стараются сделать их более привлекательными (в бывшей ГДР фасады жилых домов в основном были серого и коричневого цвета) и, соответственно, повысить имидж районов массовой панельной застройки. По мнению немецких экспертов, наибольшую отдачу дают индивидуальный учёт потребления тепла, федеральные энергосберегающие программы и, что интересно, соответствующие образовательные программы.

Особенностью управления жилищным фондом в Германии является то, что все планы по его содержанию и поддержанию в надлежащем состоянии разрабатываются с учетом перспективы его последующей эксплуатации сроком до 80 лет. Расчет ежегодных отчислений на текущий ремонт производится исходя из одного процента начальной стоимости жилья. За эти деньги удается содержать жилье на очень высоком техническом уровне и обеспечивать комфортность проживания. Особое внимание уделяется профессионализму сотрудников управляющей компании, в том числе обучению и повышению квалификации её персонала.

Федеральная программа содействия новому строительству в Германии рассчитана на поддержку строительства и приобретение энергоэффективных домов и квартир с энергопотреблением не более 55 или 70 кВт-ч / м2 в год соответственно. На эти цели предоставляются кредиты в размере до 50.000 евро на квартиру с льготными процентными ставками (на 0,5–1 процентный пункт ниже рыночных, т.е. 2,8–4 %). В зависимости от эффективности энергосберегающих мероприятий процентная ставка снижается в течение десяти лет за счет федеральных средств. В рамках федеральной программы содействия энергосберегающей санации возможно получение льготного кредита до 75.000 евро на квартиру, а также дотаций на погашение кредита в размере до 12,5 % инвестиционных затрат (максимум 75.000 евро). Величина дотаций зависит от эффективности энергосберегающих мероприятий, к которым относятся теплоизоляция фасада, крыши, перекрытий, подвала, замена окон, обновление вентиляции и отопления. Подавать заявки на участие в программах содействия новому строительству и санации могут как частные, так и юридические лица. Начиная с 2006 г. госбюджетом было выделено 5,25 млрд. евро дотаций на санацию/строительство одного миллиона домов. На 2009–2011 гг. для финансирования этих программ были предусмотрены средства в объеме 1,5 млрд. евро в год.

К настоящему времени в Германии, как и в других западных странах, пройден этап первоначальных поисковых разработок, экспериментального строительства и опытной эксплуатации энергоэффективных зданий и практически решается вопрос о переходе к массовому строительству таких зданий в качестве стандартных. Для этого уже апробированы и запущены в производство необходимые материалы, компоненты инженерных систем жизнеобеспечения, а также выкристаллизовались методики их проектирования. Параллельно систематически ужесточаются нормативные требования к энергопотреблению вновь строящихся и реконструируемых зданий. Всячески стимулируется применение при строительстве и реконструкции зданий возобновляемых источников энергии и применение других мер повышения энергоэффективности зданий. Времена дорогого поштучного изготовления того, что необходимо для строительства энергоэффективных домов, прошли. Сейчас на рынке имеется достаточно материалов и комплектующих для возведения энергоэффективных домов. По этой причине они оказываются лишь ненамного дороже обычных. В Германии за последние семь лет затраты на строительство многоквартирных домов нулевого потребления отопительного тепла упали в семь раз, с более чем 50 000 евро до 7 500 евро за квартиру. Дополнительные расходы на строительство «нулевых» домов падают в Германии на 10-20 % в год. Специалисты оценивают сейчас удорожание энергоэффективного дома в 8%, из них на дополнительную теплоизоляцию тратится 3%, на систему вентиляции - 2%, на более совершенные окна - 1%, на другие мероприятия - 1.5%.

Во многих немецких городах и поселках к настоящему времени построены и успешно эксплуатируются уже тысячи домов низкого энергопотребления. А количество построенных домов следующего поколения - нулевых по внешнему отопительному энергопотреблению (т.н. пассивные дома) измеряется уже многими сотнями. Эксплуатационные измерения показали, что они оправдывают расчеты проектировщиков. При этом строителям и заказчикам энергоэффективных домов практически всегда предоставляются государственные субсидии и льготы. С финансовой и организационной помощью федеральных и земельных органов власти в Германии построено около полусотни посёлков и жилых комплексов, которые в нашей терминологии можно назвать образцово-показательными и экспериментальными. В них используются и испытываются различные варианты проектов, строительных материалов, конструктивных систем, инженерного оборудования.

4.4. Пассивный дом

Один из первых пассивных домов был построен в начале 90 – х годов ХХ века в Дармштадте, в 50 километрах южнее Франкфурта. Он потребляет в год менее 15 квт * час/м 2 тепла. Равномерное распределение температуры в нем создает ощущение комфорта, по отзывам очевидцев, прочие гигиенические параметры в нем выше всяких похвал. Конструктивной особенностью, отличающей его от других пассивных домов, является двусторонняя пенная изоляция оконных рам. В системе вентиляции, кроме обычного рекуператора, установлены подземные пластиковые трубы для приточного воздуха. Этот прием, традиционный для Германии, позволяет зимой предварительно подогревать приточный воздух теплом земли. Таким образом, практически воздухонепроницаемый дом, постоянно имеет большой приток свежего воздуха, почти без затрат энергии. Свежий воздух направляется в те помещения, где находятся люди и в зависимости от их количества. За этим следит автоматическая управляющая система, получающая сигналы от измерителей концентрации углекислого газа. Выдающимся достижением проектировщиков явилось то, что им удалось сократить электропотребление дома в четыре раза.

4.5. Солнечный дом

В Фраунгоферовском институте солнечных энергосистем, расположенном во Фрейбурге на юге Германии еще в 1992 году был построен экспериментальный солнечный дом. Дом имеет электрические солнечные батареи площадью 36 м², систему водородной энергетики. Сезонным аккумулятором служат водородные и кислородные емкости, газы получаются электролизом воды. Имеется маневровый кислотный электроаккумулятор на 20 квт-час. Отопление требуется в течение 15 дней в году, для этой цели сжигается водород. Последний, получается электролизом воды электроэнергией, полученной от солнечных батарей. Хранится водород в химически связанном виде в металлгидридных аккумуляторах. Отдельно сохраняется получаемый при электролизе кислород. При необходимости водород и кислород подаются на топливный элемент, который вырабатывает электроэнергию и тепло. Дом полностью энергоавтономен.

Вслед за жилыми домами в Германии начинают строить целые поселения энергоэффективных домов, деловые и административные здания пассивного класса. Настойчиво проводимая немецкими властями политика в области энергосбережения и альтернативной энергетики, поддержанная всем обществом, уже принесла зримые плоды стратегического масштаба.

4.6. Квартал Вобан (Vauban) во Фрайбурге

Немецкий квартал Вобан (Vauban) во Фрайбурге, построенный на месте французской военной базы в 2000 году, является одним из европейских экспериментальных эко-районов, своеобразным полигоном для «зеленого» строительства и изучения реальной эффективности новых эко-технологий. В самом районе практически нет личного автотранспорта и часть улиц – пешеходные, без парковочных мест, зато с велосипедными дорожками, а в центр города ездят трамваи с немецкой пунктуальностью. Основная работа проводится в области энергосбережения и альтернативных источников энергии – к 2040 году район должен полностью обеспечить себя солнечной энергией. Применены особенные системы утепления каждого дома, переработка «использованного» теплого воздуха, солнечные батареи для электричества и солнечные коллекторы для нагревания воды. Также установлены специальные тепловые насосы, использующие энергию земных недр. Принцип проекта: дом-«термос», может отапливаться солнцем через огромные окна и от энергии, которую выделяют люди и электроприборы. Самая интересная часть эко-квартала для специалистов, приезжающих в Вобан перенимать опыт, – «Солнечное поселение»: 59 энергетически активных зданий, которые обогреваются только ветром и солнцем и еще отдают лишнюю энергию городу.

Как мы видим, идею энергосбережения в ведущих странах стали активно реализовывать после энергетического кризиса, который послужил серьезной мотивацией для этих стран. В России острых проблем с энергоресурсами на данный момент нет, поэтому идеи энергосбережения, энергоэффективного домостроения развиваются очень медленно, но все же начинают интересовать застройщиков. Из довольно большого опыта Дании и Германии мы можем увидеть, что важную роль в энергосбережении играет общегосударственная политика в области энергетики, стимулирующая повышение эффективности энергоснабжения и энергопотребления. Политика должна содержать как жесткие меры и требования, так и мотивирующие элементы –льготы, субсидии и тд. Изучая достаточное количество реализованных на практике энергоэффективных проектов, стоит обращать внимание на уникальные технические решения, такие как активный фасад, большие площади остекления, использование солнечных батарей и коллекторов, утеплитель в несколько десятков сантиметров, использование только перерабатываемых и экологически чистых строительных материалов и тд. Опыт зарубежных стран можно использовать с большой пользой для отстающих государств в области энергосбережения, так как у них есть возможность подробно разобрать плюсы и минусы передовых технологий, видеть особенности, хитрости и ошибки в проектировании таких зданий. При разумном использовании всех этих знаний можно добиться больших успехов в сфере энергосбережения. Последователями за Данией и Германией выступают остальные страны скандинавского полуострова

Выводы

Методы стимулирования энергосбережения из мировой практики могут представлять интерес для России во время ее перехода на инновационный путь развития. Мы рассмотрели их на примере передовых стран в этой области – Дании и Германии. Из довольно большого опыта этих стран мы можем увидеть, что важную роль в энергосбережении играет общегосударственная политика в области энергетики, стимулирующая повышение эффективности энергоснабжения и энергопотребления.

В такой политике заслуживают внимание следующие элементы: принцип баланса равенства доходов и расходов; совладельцами теплоснабжающей компании являются через муниципалитет все потребители; производство тепла рассчитано на работу практически на любом виде топлива; наличие резервного участка теплосетей; непосредственное (прямое) подключение без использования ЦТП; перевод ТЭЦ на установки когенерации; индивидуальный учёт потребления тепла, федеральные энергосберегающие программы; предоставление кредитов и льгот на энергоэффективное домостроение; тщательная планировка по содержанию объектов на срок до одного жизненного цикла; профессионализм сотрудников управляющей компании; образовательные программы.

Первоочередной задачей в энергоэффективном домостроении является утепление ограждающих конструкций. В рассмотренных проектах в качестве утеплителя применялись следующие материалы: минеральная вата избыточной толщины (400 мм); плитный утеплитель ISOVER Каркас-П32; двусторонняя пенная изоляция оконных рам. Помимо высокоэффективного утеплителя не малую роль в энергоэффективности здания играет его архитектура. Так в «Доме для жизни» до 40% энергосбережение обеспечивается за счёт особой архитектуры и расположения сооружения. А в проекте GREEN LIGHTHOUSE В КОПЕНГАГЕНЕ использовали преимущества цилиндрической формы здания.

Ориентация здания по сторонам света позволяет максимально использовать бесплатное тепло. Активные фасады домов регулируют поступление света и тепла. Большие площади энергоэффективных окон обеспечивают около 50% потребности в тепле. Механическая система вентиляции с рекуперацией воздуха обеспечивает необходимое количество свежего воздуха. Также в вентиляции применяют предварительный подогрев приточного воздуха теплом земли. Система водородной энергетики, сезонные аккумуляторы, солнечные батареи, солнечные водонагреватели и геотермальный тепловой насос обеспечивают электричество, горячую воду и отопление комнат. «Умная» система контроля уменьшает энергопотребление и поддерживает комфортный микроклимат в помещении. Используется передача естественного света по свето-водам. На пользу идут и осадки. Возле дома зарывается огромная колба, в ней накапливается дождевая вода. Все эти меры в совокупности помогают реализовывать энергоэффективное строение.

Следует отметить, что правительства Дании и Германии запрещают использовать для строительства материалы, которые впоследствии нельзя будет переработать либо их переработка нанесет ущерб окружающей среде. Например, запрещено устанавливать ПВХ-окна и двери, а также использовать древесно-стружечные материалы на фенольной основе.

5. Опыт энергоэффективного домостроения Скандинавского полуострова 5.1. Швеция

В Швеции много дешевой энергии, но упорство шведов в области энергоэффективного строительства поражает воображение. В этой отрасли работают высококвалифицированные специалисты, которые верят в завтрашний день и торжество человеческого разума.

Поселок Акарп в окрестностях шведского города Мальме трудно назвать живописным. Как белая ворона выделяется на общем фоне единственная местная достопримечательность – этот двухэтажный коттедж. Не слишком эффектный, но зато энергоэффективный. Хозяйка дома, Карин Адальберт, работала преподавателем строительной физики. Но несколько лет назад сменила профессию и занялась энергоаудитом. Консультирует застройщиков, как возводить дома, в которых будут минимальные теплопотери. По шведскому законодательству уже через 6 лет все здания должны быть энергопассивными, то есть намного снизить энергопотребление. Дом Карин Адальберт опередил время-он первый дом в Швеции, который производит энергии больше, чем потребляет. По счетчикам можно проследить, что за два года, пока Карин с семьей живут в этом доме, израсходовано 5000 Квт, а произведено больше 8000.

По большому счету, в этом проекте собраны вместе давно известные технологии и приемы. Сначала над площадкой возвели шатер, чтобы стройке не мешали осадки. Потом залили фундамент, возвели деревянный каркас и занялись теплоизоляцией.

Теплоизоляция впечатляющая: в полу – 400 мм утеплителя из каменной ваты, в стенах – 545 мм. Все стыки и соединения подогнаны так, чтобы не оставалось мостиков холода.

Дом построен по каркасной технологии. Снаружи обшили гипсоволоконными листами, оштукатурили и покрасили. За сохранение тепла отвечают и трехкамерные стеклопакеты, заполненные инертным газом – криптоном.

Кроме того, благодаря основательной теплоизоляции и герметичности, тепло бытовых приборов также работает на обогрев помещения. В центре дома, за тонкими деревянными панелями, установлен металлический бак на 2000 л воды. Это тепловой аккумулятор.

Вода в этом аккумуляторе техническая – используется только для накопления тепла и нагрева. Летом вода в нем нагревается от солнечных батарей, расположенных на крыше, а зимой, в морозы, ее дополнительно подогревает печь. Печь Карин топит древесными гранулами – они продаются в гипермаркетах. Одного мешка спрессованных стружек хватает на 2−3 дня. 3 евро за мешок, примерно 300 евро за зиму – в переводе на наши деньги 12000 рублей.

Печкой дом отапливается только 3 месяца в году – с декабря по февраль. 80% тепла идет на обогрев специальной емкости с водой и 20% – на отопление в доме. Все остальное время для обогрева здания хватает энергии солнца. Специальные устройства – рекуператоры – снимают тепловую энергию из емкости и обогревают помещение и воду, которую используют в душе. Воду для бытовых нужд берут из водоканала, но и здесь есть своя хитрость. Это труба в трубе. По внутренней вытекает горячая вода, использованная в душе, посудомоечной и стиральной машинах. По внешней в дом поступает холодная водопроводная вода. В результате вода приходит в дом нагретой до 15°С.Примерно по такому же принципу работает и принудительная вентиляция. Теплый воздух из дома, нагретый до 23 градусов, уходит, и через тонкий лист металла отдает свое тепло, нагревая холодный уличный воздух, который входит в дом. Воздух не только нагревается, но и очищается, благодаря встроенным в систему вентиляционным фильтрам. Обслуживать все это оборудование несложно – необходимо просо менять воздушные фильтры. Днем вся бытовая техника, от холодильника до чайника, работает на солнечной энергии. В жаркие летние дни ее вырабатывается столько, что Карин торгует излишками. В прошлом году она продала 2400 Квт – примерно на 130 евро. 4 года назад, когда дом строился, квадратный метр солнечных батарей стоил 1000 евро. Сейчас цена снизилась в 3 раза – растет спрос¸ и, как следствие, конкуренция среди производителей.

5.2. Норвегия

В Норвегии, в 1972 году Советом министров было принято решение не развивать строительство многоэтажных домов. А вместо тесных бетонных многоэтажек сосредоточить основные усилия на возведении частных домов или таунхаусов. Выгода очевидна – для частного дома не требуется строительство огромных ТЭЦ и подведение коммунальных сетей. Именно в подобном общегосударственном подходе и кроется ответ, почему в Норвегии так развито частное домостроительство. Вопреки общепринятому мнению, традиционные рубленые дома из лафета не очень широко распространены в Норвегии. Основную часть построек составляют каркасные дома. А рубленые дома, отдавая дань прошлому, в основном используются в качестве «дач» и для выезда с семьёй на природу. В Норвегии существует две категории домов: дома для постоянного проживания и дома для отдыха в горах. Несмотря на то, что электричество в Норвегии распространено повсеместно, некоторое владельцы рубленых домов – дач сознательно отказываются от подведения электроэнергии к дому. Это связано с тем, что норвежцы во время отдыха в выходные дни стремятся побыть наедине с природой. А иногда, для максимального воссоздания атмосферы старины, во время отдыха используют дровяные печи и масляные лампы.

Эти факты говорят нам о том, что в этой стране энергоэффекивные технологии имеют место быть. И они конечно активно ведутся. Так, например, норвежские инженеры построили загородный жилой дом, который производит энергии в два раза больше, чем потребляет.

Его разработчики — проектное бюро Снюхетта (Snоhetta) и Центр изучения домов с нулевым энергетическим балансом (Research Centeron Zero Emission Buildings), заявляют, что потребление энергии здания можно исчислять отрицательными значениями. Ведь дом потребляет, вдвое меньше, чем производит, а избыток энергии может поставлять в сеть. Крыша экодома расположена под углом. Это позволяет поглощать солнечный свет на протяжении всего года и способствует естественной вентиляции постройки. В стены дома встроены фотоэлектрические и солнечные тепловые панели, позволяющие компенсировать выбросы углекислого газа

В Норвегии обычно не строят большие и очень дорогие дома, так как среди местных жителей не принято выставлять свой достаток на показ. Средняя площадь домов в Норвегии составляет от 160 до 200 м2. Так как норвежцы славятся своей бережливостью, то они справедливо считают, что в эксплуатации сравнительно небольшой дом более выгоден. При наличии большого дохода, норвежский домовладелец предпочтёт вложить его не в строительство огромных хором или замков, а в дизайнерский проект современного и стильного жилища. Также в Норвегии практически не строят каменных жилищ предпочитая каркасные дома. Помимо низкой страховки, каркасные дома гораздо лучше проявляют себя в довольно прохладном норвежском климате, позволяя экономить средства на отоплении. Возведение любого дома начинается с закладки фундамента.

В Норвегии основные типы фундаментов это - фундамент УШП и малозаглубленный ленточный фундамент с полами по грунту, так как норвежцы считают, что подобные фундаменты лучше всего подходят для каркасных домов, увеличивая их теплоёмкость и энергоэффективность.

Стандартом для каркасного дома в Норвегии считается слой утеплителя в стенах в 20 см., но для создания энергоэффективного дома или так называемого пассивного дома, зачастую слой утеплителя доводят до 40 см. Для повышения энергоэффективности норвежцы используют высокоэффективные утеплители, следят за теплоизоляцией по всему контуру, стараясь не допускать мостиков холода и используют всевозможные энергоэффективные технологии.

Стены у большинства норвежских домов отделаны нестроганой доской, которую затем красят в несколько слоёв. Норвежцы выяснили, что нестроганое дерево, в отличие от строганого, лучше впитывает краску и гораздо лучше противостоит неблагоприятным погодным факторам – снегу, ветру и дождю. Основные цвета окраски стен норвежского дома: охра, белый, коричневый и черный. Обшивка стен норвежского дома производится либо горизонтально так называемый корабельный тип, либо вертикально - бочарный тип обшивки. В качестве кровли в основном используется натуральный материал – керамическая черепица и металлочерепица. Вопреки широко распространённому мнению, деревянная кровля в Норвегии используется также редко, как и гибкая черепица. Большая часть крыш норвежских домов выполнена из металлочерепицы черного цвета. Таким образом, кровля норвежского дома лучше прогревается и снег с неё сходит быстрее.

Опыт энергоэффективного строительства Швеции прежде всего интересен отношением населения к таким проектам. При том что энергия в этой стране недорогая находятся энтузиасты, готовые вкладывать моментальные средства в строительство энергоэффективного дома, которые потом в течении немалого срока, но окупятся. Яркий пример дом Карин Адальберт, в котором использованы всевозможные ноу-хау энергоэффективных технологий. По внешнему виду дом получился не слишком эффектный, но зато энергоэффективный. Норвегия заслуживает внимание прежде всего дальновидностью власти, которая просчитав, что выгоднее будет вести малоэтажное частное строительство, проводит соответствующую политику в этой сфере. Также стоит отметить, что в Норвегии технологии энергоэффективного домостроения имеют спрос из-за совместимости технологии строительства и культуры архитектуры, главной идеей которой является единение с природой, т.е. независимость от благ цивилизации, что достижимо при использовании передовых технологий.

Выводы

Государственная политика Норвегии в области энергосбережения заслуживает внимание прежде всего тем, что советом министров было принято решение не развивать строительство многоэтажных домов, а сосредоточить основные усилия на возведении частных домов или таунхаусов. Выгода очевидна – для частного дома не требуется строительство огромных ТЭЦ и подведение коммунальных сетей. Оправданное внимание, оказываемое в последнее время программе малоэтажного строительства, требует системной поддержки на государственном уровне. В Швеции дело обстоит несколько иначе. Здесь много дешевой энергии, но упорство шведов в области энергоэффективного строительства поражает воображение. В этой отрасли работают высококвалифицированные специалисты, которые верят в завтрашний день и торжество человеческого разума.

Для повышения энергоэффективности строители используют высокоэффективные утеплители, следят за теплоизоляцией по всему контуру, стараясь не допускать мостиков холода и используют всевозможные энергоэффективные технологии. В Швеции и Норвегии практикуют каркасное домостроение с использованием больших толщин утеплителя. Популярным утеплителем является каменная вата. Так в доме Карин Адальберт изоляция пола составляет – 400 мм каменной ваты, в стенах – 545 мм. Снаружи каркас обшит гипсоволоконными листами. Энергоэффективные окна- трехкамерные стеклопакеты, заполненные инертным газом – криптоном. В центре дома установлен тепловой аккумулятор -металлический бак на 2000 л воды. Печь Карин топит древесными гранулами. Воду для бытовых нужд берут из водоканала, но и здесь есть своя хитрость. Это труба в трубе, между жидкостями которых происходит теплообмен подобно рекуператору.

Стены каркасного дома у большинства норвежских домов отделаны нестроганой доской. Основные цвета окраски стен: охра, белый, коричневый и черный. В стены дома встроены фотоэлектрические и солнечные тепловые панели. В Норвегии основные типы фундаментов это - фундамент УШП и мелкозаглубленный ленточный фундамент с полами по грунту. Крыша экодома расположена под углом и позволяет поглощать солнечный свет.

Также стоит отметить, что в Норвегии технологии энергоэффективного домостроения имеют спрос из-за совместимости технологии строительства и культуры архитектуры, главной идеей которой является единение с природой, т.е. независимость от благ цивилизации, что достижимо при использовании передовых технологий.

6. Энергосбережение в России

В СССР энергосбережение как отдельная отрасль энергетики, требующей систематического и профессионального подхода была достаточно долго неприменима ввиду самой экономической системы. В собственности государства находились не только энергоносители, но и все жилые и промышленные объекты. Практиковался не интенсивный, а экстенсивный подход к энергетике: тарифы на потребление тепловой и электроэнергии были искусственно занижены, а главным направлением стало создание новых и новых предприятий по производству энергии. Внутренняя система распределения доходов и расходов, при которой одни отрасли экономики развивались за счет других, в конце концов, привели к стагнации в отдельных областях. Энергосбережение в России как профессиональная отрасль до конца девяностых годов ХХ века находилась в зачаточном состоянии. В советский период тема рационального и бережного отношения к энергоресурсам существовала лишь на уровне государственной социальной рекламы (пропаганды). Когда СССР распался, Россия, как и многие другие страны СНГ, оказалась перед серьезной проблемой отсутствия реально работающих моделей энергосбережения. На сегодня для нашей страны механизм взаимодействия энергосервисных компаний с энергетическими еще недостаточно проработан. Хотя энергосбережение — актуальнейшая тема современности, но рынок услуг энергосервиса развит слабо. Настоящих специалистов в этой сфере еще недостаточно, а немногие профессиональные отечественные ЭСКО действуют, преимущественно, в центральной части страны.

Основные проблемы отечественного энергосбережения лежат в двух плоскостях: законодательной и профессиональной. Существующие федеральные и региональные, муниципальные программы оставляют желать лучшего, поскольку, зачастую переписаны с аналогичных документов прошлых периодов, составленных еще до принятия закона №261-ФЗ.Требуется скорейшая разработка нормативных актов, способных реально регулировать вопросы энергосбережения и отношения между ЭСКО и энергетическими компаниями. С другой стороны, необходимы серьезные исследования в области адаптации западных моделей энергосервиса на российском рынке, разработка собственных технологий энергосбережения, ориентированных на особенности отечественных промышленных и жилых объектов, существующих в конкретных климатических условиях России. Огромную роль имеет обучение энергоаудиторов и развитие системы энергоменеджмента.

Расход тепловой энергии по типам зданий

Индивидуальный жилой дом общей площадью 140 м2 в расчёте на	Годовой расход тепла, кВт∙ч/м2	Удельный расход тепла, Вт∙ч/м2
Германия
Старое строение	300	136
Типовой дом 70-х гг.	200	91
Типовой дом 80-х гг.	150	68
Дом низкого энергопотребления 90-х гг.	70-30	32-14
Дом ультранизкого энергопотребления	30-15	14-7
Современный "пассивный" дом	менее 15	менее 7
Россия
Дома старой постройки (до середины 90-х гг.)	600	125
Постройки в соответствии с новым СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"	350	73

На данный момент в России появляются энергоэффективные дома, но это в основном пилотные проекты, которые очень дорого стоят. Рассмотрим принципиальное устройство и технологии, примененные в Российских энергоэффективных домах

6.1. Проект Green Balance

Проект Green Balance — пример достаточно простого энергоэффективного здания. Дом был возведен в конце 2010 года частным заказчиком в подмосковном Назарьеве при участии компании Rockwool, производящей утеплители. Дом Green Balance спроектирован таким образом, чтобы электричество и отопление использовались минимально. Архитектурные решения также обеспечивают энергоэффективность дома – за счет компактной формы и того, что цокольный этаж заглублен, но используется как полноценный жилой этаж. Отношение площади ограждающих конструкций к полезной площади дома меньше, чем в традиционных домах, таким образом достигнуто уменьшение площади поверхности ограждающих конструкций, с которых уходит тепло. Архитектурные решения обеспечивают отсутствие энергозатрат на охлаждение в летний период и использование энергии солнца на отопление в зимний период. Таким образом, природные ресурсы служат для эксплуатации здания круглый год. Окна обеспечивают максимальное поступление дневного света в помещения в любое время года, что позволяет получить экономию на искусственном освещении.

Качественная теплоизоляция дома – основа строительства дома с низким энергопотреблением. Все конструкции дома Green Balance хорошо утеплены, очень большое внимание уделялось ликвидации «мостиков холода», как должно быть в зданиях с высокой теплозащитой.

Пол 1-го этажа заглублен на 1,5 м, устроен по подготовленному грунту, утеплен плитами Флор Баттс толщиной 120 мм с устройством армирующей стяжки. Сопротивление теплопередаче R = 3,0 м2•ºС/Вт. Стены 1-го этажа, соприкасающиеся с грунтом, выполнены из кирпича, с внутренним утеплением плитами Венти Баттс 120 мм + Ламелла Мат 25 мм с покрытием фольгой. Почти все наружные стены выполнены из деревянного каркаса с двойной обрешеткой, с заполнением каркаса теплоизоляционными плитами Лайт Баттс150 мм. Сопротивление теплопередаче R = 7,2 м2•ºС/Вт. Для ликвидации теплопроводных включений, которыми являются деревянные стойки каркаса, стены дополнительно утеплены снаружи фасадной теплоизоляционной системой Rockfacade с плитами Фасад Ламелла 150 мм.

Крыша выполнена в виде перекрестной диагональной системы из несущих линейных элементов (деревянный брус), общая толщина 400 мм, совместно с двойной обрешеткой. Материал кровельного покрытия – рулонный битумный материал на основе стеклохолста по ОСБ-плите. Утепление – заполнение каркаса плитами Лайт Баттс 150 + 200 мм. Сопротивление теплопередаче R = 8,5 м2•ºС/Вт.

Восточная или западная боковые стены – хорошее место для теплоаккумулирующей массы. Для них должны использоваться материалы с высокой плотностью и теплопроводностью: бетон, кирпич, камень, которые из-за эффекта тепловой инерции (способность поглощать энергию и отдавать ее через какое-то время) могут запасать тепловую энергию для постоянного медленного ее излучения, снижая температурные колебания в здании и вероятность перегрева внутреннего воздуха. Общая стратегия состоит в том, чтобы использовать от 100 до 150 мм каменной стены в качестве аккумулятора. Увеличенная масса стабилизирует внутренние температуры, делая помещение более комфортным для нахождения людей и роста растений. Предпочтительно располагать теплоаккумулирующую массу на пути лучей прямого солнечного света (радиационный нагрев), так ее работа в 4 раза эффективнее. В доме Green Balance приняты дополнительные меры для создания комфортных условий повышенного уровня. Одна из стен является конструкционной, выполнена из кирпича, одновременно служит пассивным кондиционером и регулятором влажности.

В доме Green Balance приняты дополнительные меры для создания звукового комфорта. Ограждающие конструкции, изолированные материалами из каменной ваты, поглощают шум с улицы. Межэтажные перекрытия и межкомнатные перегородки звукоизолированы плитами Акустик Баттс 2 х 50 мм. В жилых помещениях в доме устроены подвесные потолки с акустическими потолочными панелями ROCKFON.

В доме Green Balance площадь остекления составляет 40 % от общей площади, что является достаточно высоким отношением как для обычных зданий, так и для строений с низким энергопотреблением. В стандартном здании площадь остекления, как правило, составляет около 18-20 %. Таким образом, это еще раз подтверждает, что дизайнерские решения легко сочетаются с использованием энергоэффективных технологий. Энергоэффективность – это красиво.

Пятикамерный профиль окна имеет высокое сопротивление теплопередаче. Двойные стеклопакеты с заполнением инертным газом, внутреннее стекло имеет низкоэмиссионное покрытие с внутренней стороны межстекольного пространства, снижающего теплообмен. Полностью стеклопакет в раме обеспечивает сопротивление теплопередаче R = 0,81 м²•ºС/Вт. На южной стороне дома – большие площади остекления для максимального использования солнечного тепла. Дом расположен в северном полушарии, поэтому значительная часть окон ориентирована на юг. Солнечная энергия проникает через ориентированное на солнце остекление дома – прямой солнечный обогрев, и поглощается поверхностями, находящимися внутри теплоизолированной оболочки дома. Эти нагретые поверхности вторично излучают энергию в интерьер дома, температура воздуха в нем повышается, таким образом, результатом является уловленная солнечная энергия. В то время, когда часть теплоты используется немедленно, стены, полы, потолки и мебель запасают избыточную теплоту, излучающуюся в пространство и ночью. Наклонное остекление улавливает большее количество теплоты. Однако применение наклонного остекления может также привести к перегреву в летнее время. Остекление южной стены под тупым углом к горизонту намного более соответствует требованиям отопительной нагрузки. Оно эффективно зимой, когда солнце находится низко над горизонтом, и позволяет уменьшить поступление солнечного тепла, когда солнце находится вблизи зенита в летнее время.

Отопление и горячее водоснабжение дома Green Balance обеспечивается индивидуальной котельной, котел комбинированный – твердотопливный с возможностью установки газовой или дизельной горелки с высоким КПД. В качестве топлива используются брикеты.

Водяная система отопления представлена традиционными радиаторами. Помещение первого этажа дополнительно отапливается за счет водяного теплого пола. Частично для отопления используется тепловое излучение, получаемое встроенным подогревом поверхности стен.

С целью минимизации расхода электроэнергии в доме не предусмотрено системы активного (искусственного) охлаждения воздуха. Внутренняя температура в летний период еще больше (чем расход тепловой энергии на отопление) зависит от размеров окон, ориентации здания, внутренних источников тепла и, конечно, от климата. Хорошая теплоизоляция здания также облегчает охлаждение здания летом. Большое влияние на летний микроклимат в помещении оказывает ночное проветривание (ночное охлаждение). В частности, в климатических регионах, в которых летней ночью температура опускается до 20 ºС, лишнее тепло из здания может отводиться благодаря только целенаправленному ночному проветриванию.

При этом обычное проветривание через оконный проем является малозатратным и эффективным – воздухообмен осуществляется за счет разности плотностей воздуха, обусловленной разными температурами. Здесь выгодно использовать окна от пола до потолка.

Эффект дымохода и перепады давления являются одними из природных сил, используемых в вентиляции дома Green Balance. Здесь форма здания и расположение играют важную роль. Стрелки указывают, как воздух проходит через здание, когда окна в крыше и на фасаде открыты. Таким образом, комнаты охлаждаются и освежаются к моменту утреннего повышения температуры. Достичь достаточного снижения тепловых нагрузок от солнечной радиации днем возможно с помощью хорошей теплозащиты, а также наружного затенения окон. Значения термического сопротивления ограждающих конструкций при расчете тепловых нагрузок играют не менее важную роль, поскольку хорошая теплоизоляция позволяет максимально сохранить эффект ночного охлаждения помещений, уменьшая теплопоступления снаружи в дневное время. Контроль воздухообмена – это один из ключей к созданию энергоэффективных зданий. Критически важным требованием для минимальных затрат на отопление является высокая тепловая защита здания и предотвращение потерь тепла при проветривании. В то же время для хорошего внутреннего климата необходимо обеспечить хороший воздухообмен. В холодное время года необходимый воздухообмен осуществляется системой вентиляции с минимальным потреблением энергии с рекуператором тепла.

Энергопотребление, класс энергоэффективности, экономические показатели

На этапе проектирования были установлены требования к потреблению энергии – не менее 50 % ниже нормативного энергопотребления. По завершении проекта энергопотребление дома Green Balance составляет 63 кВт•ч на м2 в год, что на 60 % меньше нормативного. Таким образом, дому можно присвоить класс энергетической эффективности А (очень высокий). В доме установлены приборы учета энергии, для сбора информации по расходам различного рода энергоносителей с целью проведения мониторинга в течение длительного периода времени. Отличные показатели энергоэффективности дома Green Balance достигаются за счет снижения потребности в отоплении. Именно в этой области находится значительный потенциал для экономии энергии. Применение энергоэффективных технологий увеличило стоимость строительства на 14,5 %. Однако они окупятся за 9 лет. За счет уменьшения энергозатрат на отопление годовая экономия составляет 32 850 pублей.

6.2. Проект Natural Balance

Дом Natural Balance – проект энергоэффективного здания компании ROCKWOOL, который демонстрирует доступность энергосберегающих технологий, их эффективность и окупаемость. Первое с чего начинается каждый энергоэффективный дом – это предотвращение напрасного расхода энергии, сокращение ее потерь, то есть. создание непрерывной теплозащитной оболочки, надежно защищающей дом от ухода тепла. Следующий шаг – применение технологий и оборудования с низким энергопотреблением и использование альтернативных источников энергии.

Полы 1-го этажа устроены по подготовленному грунту, утеплены плитами ФЛОР БАТТС толщиной 150 мм с устройством армирующей стяжки. Сопротивление теплопередаче R = 3,6 м2•°С/Вт.

Все наружные стены выполнены из газобетонных блоков толщиной 400 мм, утеплены снаружи плитами ВЕНТИ БАТТС Д 150 мм с устройством навесного вентилируемого фасада. Сопротивление теплопередаче R = 5,2 м2•°С/Вт.

Фасад дома – уникальный. Он облицован защитными декоративными панелями Rockpanel на основе каменной ваты. Из многообразия оттенков для фасада был выбран натуральный цвет каменной ваты, подчеркивающий экологичность дома.

Скатная крыша утеплена плитами ЛАЙТ БАТТС 250 мм, которые уложены в два слоя перпендикулярно друг другу для ликвидации теплопроводных включений, которыми являются деревянные несущие элементы крыши. Сопротивление теплопередаче R = 6,1 м2•°С/Вт.

В доме Natural Balance установлены энергосберегающие окна. Пятикамерный профиль окна толщиной 76 мм имеет высокое сопротивление теплопередаче. Двойные стеклопакеты с заполнением инертным газом, внутреннее стекло с низкоэмиссионным покрытием также снижают теплообмен. Такое окно обеспечивает сопротивление теплопередаче R = 0,79 м2•°С/Вт.Дом расположен в северном полушарии, поэтому значительная часть окон ориентирована на юг, что позволяет максимально использовать естественное освещение.

Отопление и горячее водоснабжение дома Natural Balance обеспечивается геотермальным насосом. Принцип работы такого насоса аналогичен принципу работу обычного бытового холодильника. Жидкий теплоноситель под давлением поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение ее в пар. При этом теплоноситель резко остывает и забирает тепло из окружающей среды - Земли. Затем компрессор засасывает из испарителя теплоноситель в виде пара, сжимает его (повышает давление), за счёт чего температура теплоносителя повышается, и потом он выталкивается в конденсатор. В конденсаторе, нагретый в результате сжатия теплоноситель остывает, отдавая тепло во внешнюю среду (нагревает воду для системы отопления), и конденсируется, то есть превращается в жидкость. Потом процесс повторяется вновь.На участке рядом с домом было пробурено 10 скважин, каждая из которых глубиной 35 метров. На такой глубине температура грунта круглый год остается постоянной — около 15 °С. В эти скважины проложены грунтовые теплообменники — грунтовые зонды, которые отбирают тепло земли и передают его в контур отопления и приготовления горячей воды.

В доме нет традиционных радиаторов, отопление происходит за счет водяного теплого пола (низкотемпературная система отопления), который поддерживает комфортную, регулируемую температуру во всех помещениях.

Энергопотребление, класс энергоэффективности, экономические показатели

По завершению проекта энергопотребление дома Natural Balance составляет 37,3 кВт•ч на м2 в год, что на 78,5 % меньше нормативного. Таким образом, дому можно присвоить класс энергетической эффективности «А» (очень высокий). Применение энергоэффективных технологий увеличило стоимость строительства на 22,2 %. Однако, за счет экономии энергозатрат на отоплении горячем водоснабжении годовая экономия составляет 22 125 рублей.

6.3. Проект Freedom

«Вокруг альтернативной энергетики и “зеленой” стройки в целом много полярных мнений. Я решил построить собственный дом и проверить разные решения на собственном опыте, -говорит предприниматель Алексей Мороховец. — Последней каплей, спровоцировавшей меня на строительство экспериментального экодома, стали условия присоединения к газовым сетям. С меня попросили полтора миллиона рублей». В итоге Мороховец не стал подключаться к газу, зато за пять месяцев построил коттедж под названием Freedom. Дом, по расчетам, должен оказаться в пять раз теплее, чем положено по строительным нормам. Коттедж отапливается с помощью котла на деревянных пеллетах. Солнечные коллекторы обеспечивают дом горячей водой, планируется установить ветряк.

Дом с отделкой и инженерией площадью 320 кв. м обошелся застройщику в 4,7 млн рублей (оборудование и материалы от партнеров учтены по розничным ценам). Это составляет 15,6 тыс. рублей за квадратный метр. То есть Freedom не только должен дать экономию на коммунальных платежах в будущем, но и оказался весьма недорогим в стройке. Это нетипичный случай: обычно строительство «зеленых» домов дороже, но они экономичнее в эксплуатации.Сэкономить удалось за счет ряда моментов. В качестве утеплителя и стенового материала были использованы прессованные соломенные блоки «Экотэп». Были применены некоторые недорогие решения: так, вместо подключения к центральной канализации используется многокамерный сложный септик. Вместо скважины — колодец.

«Freedom — это первый этап большого проекта. Уже в 2012 году я буду выпускать недорогие и экологичные домостроительные комплекты DIY — Do It Yourself, “сделай сам”. Человек будет выбирать проект и комплектацию дома и после оплаты получать в контейнере все необходимые элементы здания. Сборку можно будет провести индивидуально или наняв бригаду, — говорит Алексей Мороховец. —Причем проекты будут модульного типа, то есть допускающие расширение готового дома через пристройку новых элементов. Человек сможет построить домик площадью 80 квадратных метров и потом наращивать его». При массовом выпуске ожидается, что цена базового домокомплекта составит менее 350 долларов за квадратный метр. Заметим, что проект массового выпуска недорогих, но качественных домокомплектов выглядит настолько же амбициозным, сколь и труднореализуемым.

6.4. Российский пассивный дом

В 2011 году было достроено и заселено первое в России здание по технологии «пассивный дом». Эта технология переживает настоящий бум в Европе: за последние десять лет только в Германии и Австрии возведено более 15 тыс. зданий, в некоторых регионах она уже стала строительным стандартом. Первый российский пассивный дом находится в Бутове, застройщиком выступила компания «Мосстрой-31». Коттедж в Бутове был спроектирован немецким архитектором Томасом Кнехтом. Он соответствует всем принципам пассивного дома (хорошая теплоизоляция всех частей дома, трехкамерные стеклопакеты, рекуперация тепла и т. д.). Коттедж прошел необычный для России тест на герметичность: из здания-термоса откачивают воздух или закачивают дополнительный, измеряя, как оболочка дома держит давление.

Здание построено по технологии несъемной опалубки. Несущей конструкцией является 15-сантиметровый слой армированного бетона, который заливался в опалубку из пенополистирола толщиной 5 см (внутренний слой) и 10 см (внешний). В качестве дополнительного утепления использовался неопор — утеплитель на основе пенополистирола нового поколения. В пассивном доме установлен также тепловой насос. Себестоимость квадратного метра пассивного дома без отделки составила 24 тыс. рублей. В ходе эксплуатации здания было выявлено, что дом обладает высокими теплоизоляционными свойствами: удельный расход тепловой энергии на отопление составляет 24 кВт·ч на квадратный метр в год. То есть до немецкого стандарта (15 кВт·ч на метр) дом не дотянул совсем немного.

6.5. Активный дом

«Активный дом» – это деревянный дом, в котором стены образованы деревянным теплоизолированным каркасом. Техническим заданием на проектирование «Активного дома» были определены теплотехнические требования к ограждающим конструкциям – в 3 раза выше нормативных требований для московского региона. Стена запроектирована не сплошной, а решетчатой. Толщина каркаса стен – 550 мм без учета слоев внутренней и наружной отделки.

Для элементов несущих конструкций были применены несколько исполнений строганных пиломатериалов нормированной влажности – сплошных и клееных. Балки перекрытий и стропил выполнены из клееных элементов. Вся несущая конструкция образована пространственной решеткой сложной формы, обеспечивающей прочность и жесткость всей конструкции. Для соединений был применен современный высокоэффективный крепеж европейского производства. В качестве теплоизоляционного материала использованы легкие плиты из минеральной ваты ISOVER Каркас-П32 (производство «Сен-Гобен Строительная Продукция») обеспечивают максимальный уровень теплозащиты – λ=0.032 Вт/мК. Продукт разработан специально для каркасных домов.

В этом «Активном доме», построенном в 20 км по Киевскому шоссе, организаторы проекта (компании «Загородный проект» и Velux) постарались совместить сразу несколько концептов. Во-первых, здание частично выполнено по технологии «пассивный дом». Во-вторых, использован концепт «умного дома». Все инженерные системы здания интегрированы в единую автоматизированную систему управления. Датчики, установленные внутри и снаружи дома, измеряют температуру, силу ветра «за бортом», контролируют освещенность, уровень CO2 и влажность. В летний период максимально используется естественная вентиляция, в зимнее — механическая приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла до 90%. В-третьих, одна из идей «Активного дома» — высокая степень светового комфорта. Коэффициент естественной освещенности в 10 раз выше нормы.

Авторы «Активного дома» постарались максимально напичкать коттедж современными инженерными системами. На крыше размещены солнечные коллекторы, аккумулирующие тепло Солнца и даже зимой производящие горячую воду. Коллекторы покрывают до 60% потребности в горячей воде и 8% — в отоплении. Установлен тепловой насос, за счет которого зимой отапливается дом и покрывается оставшаяся потребность в горячей воде. Есть рекуператоры тепла и четыре солнечные батареи, вырабатывающие электричество.

Организаторы проекта попытались совместить две трудносочетаемые вещи — высокую энергоэффективность и значительные площади остекления. В итоге, чтобы компенсировать тепловые потери, пришлось укладывать в стену избыточный утеплитель толщиной 60 см. Кроме того, к проекту были подключены серьезные архитекторы, российские и западные инженеры, но при этом отдельные элементы здания далеки от оптимальных. Например, очевиден перерасход материалов и слишком сложные формы здания, что впоследствии отразится на эксплуатации.

В результате цена «Активного дома» получилась чрезмерно высокой. Строительная себестоимость 230-метрового дома — порядка 28 млн рублей, то есть свыше 4 тыс. долларов за квадратный метр. А вместе с внутренней отделкой, мебелью и ландшафтными работами стоимость составила 37,5 млн рублей. Естественно, при такой стоимости говорить об экономической целесообразности проекта нет смысла: энергоэффективные и «умные» навороты не окупятся и за сотню лет.

«Высокая себестоимость объясняется несколькими факторами. Во-первых, дом строили в крайне сжатые сроки. На проектирование и стройку ушло всего девять месяцев. Цейтнот был связан с политическими моментами. Идея проекта возникла во время поездки президента Дмитрия Медведева в Данию в апреле 2010 года. Ему показали инновационный дом, и он одобрил идею построить такой же в России. Осенью 2010-го в присутствии европейских чиновников дом был заложен. Включившись в политические игры, застройщик был вынужден следовать чрезмерно жесткому таймингу, — объясняет один из консультантов проекта. — Во-вторых, застройщик особо не экономил и покупал весьма дорогие системы и материалы, чтобы проверить, как это работает. В-третьих, скажем честно, в России нет опыта проектирования и строительства таких сложных домов. Заметим еще, что часть оборудования и материалов представили на различных условиях партнеры проекта, что несколько снизило издержки застройщика».

6.6. Энергоэффективный дом инженера-любителя

Житель Магнитогорска построил первый на Урале частный энергоэффективный дом. Как утверждает инженер-любитель, его жилище потребляет в три раза меньше энергии, чем это предусмотрено нормативами. Несколько лет назад житель Магнитогорска Евгений Колонюк задумал построить для своей семьи дом. Перед мужчиной встал вопрос, как построить энергоэффективный дом. За помощью он обратился к специалистам, однако магнитогорца заверили: построить на Урале такой дом невозможно. Тогда Евгений начал изучать тему самостоятельно. В 2007 году он построил дом, в котором одну половину оборудовал теплыми водяными полами, другую — полами с электроподогревом. Посчитав затраты на энергоресурсы, он решил реконструировать помещения. Дом продолжает совершенствоваться и сейчас. По словам Евгения Колонюка, энергоэффективный дом обошелся ему в 20 тыс. рублей за 1 кв. метр.

Дом блокированный, одноэтажный, площадь составляет 120 кв. метров. По плану он квадратный. Высота потолков — переменная от 2 до 3 метров. Отопление дома производится электрическими теплыми полами. Есть дополнительная дровяная печь на случай длительного отсутствия электричества. Дом оборудован системой вентиляции с рекуперацией тепла удаляемого воздуха.

При строительстве дома Евгений использовал несколько принципов. Энергоэффективный дом должен иметь правильную геометрию, в идеале — квадрат. Потолки должны быть высокими, это позволяет сделать большие окна. Пластиковые окна с максимальными показателями изоляции сохраняют тепло в комнатах. В качестве утеплителя использовался пирог из пенополиуретана (ППУ) и пенопласта (ПСБ-С), толщина переменная от 150 до 200 мм. Кроме того дополнительно ставилась отражающая изоляция – Пенофол. Вместо традиционных батарей устанавливаются теплые полы. Солнечные коллекторы Евгений использует для нагрева воды. Высокоэффективные кондиционеры работают в паре с системой вентиляции. С помощью управляемых инженерных систем Евгений регулирует температуру в каждой комнате помещения с точностью до градуса. Эффективность применяемых технологий строитель-любитель проверяет тепловизором.

Чтобы контролировать все расходы Евгений установил отдельные счетчики на все основые «энергозатратные» приборы. По итогам года, мужчина пришел к выводу, что его дом потребляет 65 киловатт-часов на кв. метр в год, а это в три раза меньше нормативов на подобные здания. Примечательно, что никакого отношения к строительной отрасли или инженерному делу мужчина не имеет, по профессии он фотограф.

Из теплотехнического расчета для города Магнитогорск Евгений получил цифру, которую наше государство закладывает как базовый уровень удельного годового расхода на отопление и вентиляцию, для этого дома - 26243 киловатт-часа в год. Что в пересчёте на квадратный метр, составляет 217 киловатт-часов в год на метр квадратный. Общее потребление дома, на все бытовые и хозяйственные нужды, в 2013 году составило 13475 киловатт-часов. Что в пересчёте на квадратный метр общей площади составило 111,45 киловатт-часов на метр квадратный в год. Чистая экономия энергии, только по одной группе потребителей энергии — отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха, составила не менее 12948 киловатт-часов. При стоимости одноставочного тарифа в Магнитогорске на электроэнергию, в 2013 году, 2,41 рубля за киловатт-час, экономия составила 31204 рубля 68 копеек.

Солнечные коллекторы в этом доме, преобразуют энергию солнца, и за счёт теплоносителя (в данном случае антифриз DIXIS-65), циркулирующего в них — передают тепло, полученное от солнца на отопление дома. Евгений Колонюк установил солнечные коллекторы ещё в 2009 году. Потом несколько лет экспериментировал с расположением коллекторов на крыше дома, углом их наклона относительно солнца, углами ориентации по сторонам света. В 2013 году, для точного понимания того, сколько же они приносят энергии, поставил счётчики тепла. Это позволило собрать статистику производства тепла солнечными коллекторами, в течении календарного года: сезона 2013 — 2014 годов (365 дней). Помимо основной цели — отопления дома, стояла задача собрать, объективные данные о том, какое количество тепловой энергии производят солнечные коллекторы, поэтому Евгений установил их на южной стороне дома, без какого либо дополнительного утепления самих коллекторов, вертикально (то есть под углом в 90 градусов к плоскости земли).

Как Вы прекрасно видите, общее производство тепловой энергии, солнечными коллекторами «Сокол», в течении календарного года, составило 1934 киловатт часа. Что в среднем составляет 161,16 киловатт часа в месяц. Или 322,33 киловатт часа, с каждого квадратного метра солнечного коллектора, в год. Или 26,86 киловатт часа с каждого квадратного метра солнечного коллектора, в месяц. Внимательно посмотрим, не только на то, сколько энергии произвели солнечные коллекторы, но и на то сколько дней, в этот осенне-зимне-весенний период они её приносили. Смотрим по диаграммам помесячного отчета: из 91 дня осени, солнечных было 49 дней. В зимние месяцы, солнце согревало 61 день из 90. Весной 77 дней.Из 272 осенне-зимне-весенних дней года, солнце отдавало свое тепло 187 дней. То есть, в календарном сезоне 2013 — 2014 годов, в 69 процентах случаев, солнце, было отапливало дом, не прося ничего взамен.

«В условиях уральского климата можно и нужно строить энергоэффективные дома. В идеале должны строиться автономные современные урбанизированные экопоселения. И я готов таковое построить, к примеру, в пригороде Магнитогорска или Челябинска. К сожалению, современные местные проектанты и строители и не умеют, и не хотят строить такие дома. И связано это с тем, что они не умеют проектировать. Этому в вузах не учат. К тому же проектанты имеют процент от сметной стоимости дома. И им выгодно проектировать дорогие дома, а значит, энергозатраты. А хотелось бы другого, чтобы прибыль они получали с сэкономленных денег.»

Евгений в ближайшем будущем планирует создать собственную гибридную ветро-солнечную электростанцию. Солнечные панели он будет использовать заводские, а вот вертикально-ориентированное ветроколесо Евгений разрабатывает самостоятельно. Пример Евгения Колонюка показателен: при желании можно своими силами построить по-настоящему энергоэффективный дом. При этом стоимость экодома нельзя назвать заоблачной

6.7. Проект экопоселения «Солнечная долина»

Евгений Колонюк на строительстве собственного дома не остановился, он спроектировал целый эко-поселок и назвал его «Солнечная долина». Ведь солнце является единственным источником тепла и света, а значит и самой жизни, на нашей Земле. Именно поэтому эко-посёлок, будет изначально опираться на энергию солнца, его тепло. На данный момент уже установлены границы поселка, проведены топографические съемки и активно ведутся работы по переводу земли под ИЖС.

Сам посёлок будет проектироваться, не просто опираясь на нормы проектирования подобного рода поселений, установленных нормативной документацией РФ, но – опираясь и ориентируясь прежде всего на задания и пожелания людей, которые будут планировать, а потом жить в этом эко-поселении. Для реализации этого процесса волеизъявления, процесс развития проекта будет максимально публичен – будет сделан сайт, на котором будет организована вся необходимая интерактивная работа по сбору пожеланий будущих жителей посёлка. Всё это будет учтено в генплане. Для участия в проекте будут приглашаться все заинтересованные в развитии поселения стороны: как частные лица, так и организации, и органы местной и государственной власти. Посёлок изначально будет проектироваться как экологичный и энергоэффективный. В экологичности это означает — подавляющее использование экологически чистых материалов при строительстве домов. А энергоэффективность – оптимизацию, до экономически целесообразных параметров, повышения энергоэффективности каждого из домовладений. Это позволит – минимизировать платежи, проживающих в эко-поселении домовладениям, на создание комфортных условий проживания. Одновременно, этот же параметр является одним из критериев экологичности – минимальное потребление энергоносителей, а значит и выбросов углекислого газа, на отопление и охлаждение зданий.

Генплан поселения будет выстроен таким образом, что ни одно домовладение, на территории поселения не будет граничить с соседними участками. Каждое домовладение будет отделено от соседних общественными землями на которых будут располагаться газоны, пешеходные и велодорожки, всё, что необходимо для занятия спортом. Ни один дом на территории поселения, не будет закрывать солнце находящимся рядом с ним, на соседних участках домам, в важный для человека и растений весенне – летне – осенний период. Структура организации генерального плана поселения, количества и размера участков, а также размера домов и положения домов на участках, будут сформированы в соответствии с принципами проектирования комфортных энергоэффективных домов, а также правильной социальной и возрастной политики развития социума, с учётом перспектив его развития. Это будет не монокультурное гетто существующих поселений, сегрегирующих общество по имущественному и социальному признаку, а по настоящему живой и динамично развивающийся, современный, урбанизированный эко-посёлок. В котором возможность развития и человека и поселения в целом предусмотрены изначально. Система приобретения участков в эко-поселении, строительства домов, финансировании развития самого поселения будет сделана таким образом, чтобы минимизировать стоимость приобретения участка и строительства дома для каждого человека. Понятно, что подобного рода доступность, при одновременной элитарности, подразумевает под собой и ответственность человека, его взрослость. Ответственность к принятию и выполнению принципов проживания присущих эко-поселению.

Для строительства энергоэффективных домов в Солнечной долине используются самые современные технологии. Сравнивая конструкционные строительные материалы, проектанты пришли к выводу, что одним из оптимальных вариантов, по балансу «цена-качество, экологичным и позволяющим сберечь тепло, является система строительных блоков Дюрисол. Блоки производятся на основе природных материалов, древесины и камня. Состав блоков Дюрисол позволяет не загрязнять окружающую среду. Конструкция блоков для наружных стен Дюрисол, с пенополистирольными вставками не создаёт «мостиков холода», тем самым позволяя достичь оптимальной теплоизоляции дома, без ущерба для его микроклимата, ведь дерево – материал «дышаший». Объем древесины в блоке составляет 85-90%.

Пористая структура блоков, обеспечивает вывод водяного пара сквозь стены, поддерживая необходимый баланс температуры и влажности в доме. Влагу, однако, этот материал не впитывает, что в сочетании с высокой щёлочностью делает блок устойчивым к поражению плесенью и грибками. Обладая высокими теплосберегающими качествами, стена из блоков Дюрисол имеет оптимальную толщину, экономя пространство внутри помещения.

Остановимся на других качествах материала, также важных в эксплуатации.

Во-первых, блоки обладают высоким классом огнестойкости, они слабогорючи (группа Г1), трудновоспламеняемы (группа В1), с малой дымообразующей способностью (группа Д1).

Во-вторых, стена из блоков Дюрисол имеет высокие звукоизолирующие показатели. Индекс изоляции воздушного шума достигает 50-60 децибел. Для сравнения, такого уровня звукоизоляции достаточно для того, чтобы Вы не слышали игры на барабанах за стеной соседа в многоквартирном доме.

В-третьих, блоки Дюрисол легки. Вес одного блока 6-15 кг, что позволяет при строительстве обойтись без подъёмных кранов. Дома из строительных блоков Дюрисол являются еще и быстровозводимыми. Блоки крепятся между собой системой «паз-гребень» в четыре ряда. Затем заливаются бетоном и армируются для вертикальной сцепки бетона с последующим рядом. В итоге мы получаем мощный каркас. Дома, построенные из блоков Дюрисол, по праву можно считать монолитными.

Строящиеся дома в Солнечной долине одноэтажные (с возможностью выбора проекта с жилой мансардой), а материал стен довольно лёгок. Это позволяет использовать для фундамента дома: свайно-ростверковый вариант. Свайно-ростверковые фундаменты состоят из двух частей, несущих железобетонных свай и железобетонного ростверка.

По периметру несущих стен выкапывается траншея, в которой специальным буром делают отверстия глубиной на 50 см. ниже глубины промерзания грунта. Ширина шага скважин рассчитывается индивидуально под каждый проект, позволяя оптимально распределить нагрузку веса дома. Для придания большей жёсткости конструкции, верхнюю часть свай объединяют ростверком, балкой или плитой, являющейся частью свайного фундамента. Ростверк служит опорной конструкцией для стен, несущих основную нагрузку здания. В качестве кровли буду применяться металочерепица и профнастил.

6.8. Уфимский инженер построил собственный зеленый дом

Альфред Файзуллин строил дом для себя и не скупился на технологии, выбирая самое лучшее. В итоге стоимость квадратного метра «под ключ» составила 45000 рублей. Для энергоэффективного дома в России – это большие деньги. Но сам уфимец заверяет: если оптимизировать затраты без ущерба основным показателям энергоэффективности, то и это значение можно уменьшить до 30-35 тысяч рублей. Основной целью было построить дом, который будет дешево обходиться в эксплуатации. Поставленная цель была достигнута. К примеру, в декабре 2012 года, когда Башкирия оказалась в плену морозов (столбик термометра опускался до 25-30 градусов) на отопление дома, площадью порядка 180 м², Альфред Файзуллин потратил всего 1200 рублей. Важная деталь: потолки внутри помещений расположены на высоте 4,6 метра, соответственно отапливаемый объем куда больше, чем в традиционных квартирах. Впрочем, Файзуллин уже к следующей зиме рассчитывает снизить расходы на отопление до 500-700 рублей в месяц. Но прежде чем рассказать, каким образом он реализует скрытый потенциал, необходимо взглянуть на начинку дома в настоящем. Когда идея строительства зеленого дома еще лишь вырисовывалась, на одной из выставок Альфред Файзуллин натолкнулся на нестандартное решение – пассивный клееный профилированный брус с эффективным утеплителем (экструдированный пенополистерол). Заявленные характеристики продукта впечатлили инженера: эффективность бруса ПКБ сечением 200×180 по сравнению с клееным цельным брусом такого же сечения с точки зрения теплосбережения в 10 раз выше. Немаловажный фактор – уменьшение веса конструкции.

Таким образом, именно технология пассивного клееного бруса легла в основу будущего дома. Чуть позже состоялся вояж в Оренбург, где инженер заказал на местном заводе деревянные пятикамерные окна. В итоге получился не дом, а термос, полностью закрытый по контуру и не имеющий мостиков холода. Одного этого было достаточно, чтобы минимизировать тепловые потери. Но Альфред Файзуллин на одних лишь решениях пассивной архитектуры не остановился (помимо использования ПКБ стоит отметить панорамное остекление – окна в доме высотой до 4 метров). В качестве источника тепловой энергии инженер избрал тепловой насос фирмы мощностью 9,7 кВт. Стоимость агрегата 424000 рублей. Вертикальные зонды были размещены в двух скважинах, глубиной по 63 метра каждая. Бурение обошлось в 1600 рублей за погонный метр. Вложения серьезные, но насос уже оправдывает себя. Как уже говорилось, в холодном декабре 2012 года расходы инженера на отопление составили 1200 рублей. Файзуллин посчитал, что используя газовый котел, эта сумма возросла бы как минимум в два раза. Электрический котел и вовсе пробил бы тепловую брешь в бюджете величиною в 24000 рублей.

Зеленый дом имеет два контура отопления. Теплые полы, более экономичные, установлены в прихожей и ванной комнате. Воздушная система с рекуперацией тепла обходится чуть дороже (необходим более нагретый теплоноситель), но с точки зрения комфорта проживания (свежести воздуха) идеально подходит для спальных помещений. В будущем Файзуллин планирует установить двухтарифный счетчик и использовать буферную емкость, в которой ночью будет осуществляться нагрев воды, а днем тепло будет отдаваться системе. Таким образом, экономический эффект от использования теплового насоса увеличится, а стоимость отопления в морозы удастся снизить до 500-700 рублей

Еще одно зеленое решение, реализованное в доме – использование гелио коллекторов, обеспечивающих сбор солнечного излучения в любую погоду. Коэффициент поглощения – 98%. В яркий солнечный день установка позволяет нагреть воду до 97-98 градусов. В доме уфимца горячее водоснабжение обеспечивают 30 герметичных конденсаторных трубок с гелиотитановым покрытием из низкодисперсного стекла. Температура воды в емкости объемом 300 м³ даже в пасмурную погоду не падает ниже 40 градусов.

К воде у Файзуллина особое отношение. Точнее к водосбережению. Его дом имеет односкатную крышу (S=214 м²), что позволяет максимально собирать дождевую воду в специальную емкость (V=1500 м³). Собранная вода используется для полива, помыва машины, мытья в бане. Внутри дома все смесители оснащены сенсорными датчиками. Инженер уверен, что это давно должно стать нормой. Всем хорошо известно, что во время чистки зубов в никуда уходит ведро воды. А если говорить о бритье с включенным краном, то здесь и вовсе выливается 10 ведер. Сенсорные датчики раз и навсегда решают проблему нерационального водопотребления в быту.

Отдельно необходимо сказать об автономной канализационной системе с глубокой биологической очисткой сточных вод (более 98%). Очистка заключается в биохимическом разрушении микроорганизмами органических веществ. Специальная аэрационная система осуществляет очистку, а не аккумуляцию стоков. На выходе получается вода без запаха, которую уфимец использует для технических нужд.

Одним из принципов зеленого строительства является минимизация ущерба окружающей среде не только в период эксплуатации здания, но и на этапе строительства. Здесь дом Альфреда Файзулина также может быть примером, поскольку построен на винтовых сваях (технология ПКБ не требует высокой несущей способности фундамента). Это позволило избежать изменения рельефа и минимизировало ущерб почве.

6.9 Энергоэффективные дома в Якутии.

Созданное на базе инженерно-технического факультета СВФУ малое инновационное предприятие «Стройкомпозит» занимается строительством энергоэффективных домов и производством пенобетона.

Энергоэффективные дома хоть и дороже в строительстве, но дешевле в эксплуатации. При проектировании и строительстве энергоэффективных домов предприятие руководствовалось следующими фактами: простая и компактная форма дома с комплексной и усиленной теплоизоляцией для повышенной герметичности, использование долговечных и экологически чистых строительных материалов, небольшие площади остекления здания, так как теплозащита даже самых теплых и качественных окон в разы ниже, чем у конструкций стен.

По проекту дома представляют собой полностью благоустроенные, каркасные двухэтажные коттеджи площадью 98 квадратных метров. Каркас здания строится из дерева, обшивка - из стекломагниевых листов, утепление производится за счет пенополистирола толщиной 10 см и монолитного теплоизоляционного пенобетона толщиной 20 см. Отличительной чертой этих коттеджей является их пожароустойчивость. Пенобетон, используемый для теплоизоляции стен здания, сам по себе негорючий материал, поэтому его можно заливать с внутренней стороны, откуда, обычно и начинается большинство пожаров.

Пенобетон также предохраняет пенополистирольные плиты от возгорания, он не пропускает тепло, по сравнению с металлом и другими обшивочными материалами, используемыми при строительстве. Идущие на обшивку внешней части здания стекломагниевые листы также являются негорючим и атмосферостойким материалом. Когда проектируются дома, то в первую очередь рассчитываются теплотехнические характеристики, то есть, определяются, соответствие требованиям СНиП по тепловой защите зданий. Согласно расчетам, предлагаемая конструкция стены по теплозащитным свойствам эффективнее стены из бруса толщиной 18 см в 3 раза.

Так, в прошлом году был построен первый экспериментальный энергоэффективный жилой дом в Усть-Алданском районе в селе Окоемовка. Как вы можете видеть на фотографиях, теплопотерь по сравнению со стандартным брусовым домом почти нет – только в оконных проемах.

Система отопления в домах будет газовая. Также по проекту предусмотрена установка навесных солнечных коллекторов на стенах дома. По расчетам специалистов с марта по октябрь эти дома будут частично обогреваться собственным теплом от солнечной энергии. Полностью газовое отопление будет включатся только тогда, когда температура воздуха на улице будет опускаться до примерно –30 градусов по Цельсию. Полностью будет налажена система водоснабжения и водоотведения. На инженерно техническом факультете налажено производство емкостей из полимерных материалов. С учетом наших климатических условий разработаны трехслойные канализационные емкости с использованием пенополиуретанового утеплителя, которые обладают повышенными эксплуатационными характеристиками.

Одноэтажные брусовые дома размером 7х7 метров с учетом всех затрат по городу стоят примерно 700–800 тыс. рублей. Такие энергоэффекивные дома стоят несколько дороже. При использовании дополнительного оборудования – солнечных коллекторов, импортных котлов и радиаторов стоимость составляет порядка 1 600 000 рублей.

В Якутске застройщик может себе позволить такой же каркасный дом, но внутрь поставить дешевые пенополистирольные плиты и обшить их гипсокартоном. Естественно, что такая конструкция будет дешевой, но чрезвычайно пожароопасной. Другая, более обеспеченная категория граждан, строит себе коттеджи с использованием дорогих бетонных, арболитовых, пенобетонных или полистиролбетонных блоков.

6.10. Пассивный дом в Томске

Пассивный дом в Томске. Пассивный он потому, что не требует отопления 8 из 12 месяцев в году, а те 4, что требует, – требует очень немного. В таких его особенностях нет хитрости, только физика. Юрий Шефер – главный изобретатель и создатель проекта. Сам он называет этот дом «деньгосберегающим» и планирует на практике доказать обоснованность такого названия.

Чтобы дом считался пассивным, он должен удерживать в себе столько тепла, сколько необходимо его жителям. Юрий говорит, что отопительный сезон для его дома будет составлять всего от двух до четырех месяцев в году, если температура будет понижаться ниже -20 градусов. При этом догрев будет с помощью инфракрасных обогревателей с очень низким энергопотреблением. Такой «пассивности» хотят добиться с помощью особой теплоизоляции, которая достигается за счет уникальной технологии строительства и особого материала – полистиролбетона. Материал изготавливают в специальной установке прямо на месте стройки: последовательно смешивают цемент, воду, древесную смолу и маленькие шарики пенополистирола. Эти шарики – ключевой компонент. Они содержат 98% воздуха и всего 2% твердого вещества. Плюс при подготовке смеси к смоле дополнительно прилипают другие пузырьки воздуха, а шарики помогают их равномерно распределить.

Получается, что в одном миллиметре стены может оказаться до миллиона пузырьков воздуха размером в микрон. Так что теплому воздуху потребуется очень много времени, чтобы пробраться через такую стену. Зимой она практически не выпускает тепло наружу, а летом не запускает внутрь. Для сравнения стены в этом доме всего 60 см, но они в 11 раз теплее кирпичных, т.е. как 6,6 метров кирпичной кладки.

Возведение дома начинается с фундамента- плита, которая лежит прямо на земле и весит столько же, сколько весь остальной дом. Такой подход нужен, чтобы обеспечить строению дополнительную сейсмоустойчивость. Далее технология предполагает возведение каркаса из труб, который обкладывается специальными листами – опалубкой. Пространство между листами заливается полистиролбетоном, и получается монолитная стена без швов и щелей. Интересно, что все коммуникации закладываются сразу и оказываются «замурованы» в стену. На логичный вопрос о том, как же тогда их менять, строители говорят, что менять их не придется. Даже если с трубами что-то случится, то жильцы никогда об этом не узнают - вода продолжит спокойно течь по оставшемуся бетонному желобу. Поэтому затрат на обслуживание коммуникаций в этом доме нет.

Модифицированный полистиролбетон – относительно новый для наших условий материал, поэтому активно ведутся его исследования. В стену через каждые 2,5 см вмонтированы датчики температуры и влажности. По расчетам строителей, влага не должна проникать внутрь дома. Вообще плотность полистиролбетона в несколько раз ниже плотности воды, что в теории предполагает, что этот дом практически непотопляем. Этот факт проверить на практике довольно проблематично, но уровень влажности и удерживаемое тепло датчики все-таки измерят. А значит, скоро можно будет получить данные о теплоизоляционных свойствах такого дома в Сибирских условиях.

Еще один момент, который привлекает внимание, прежде всего, с эстетической точки зрения – это огромные окна высотой в человеческий рост. Такие окна пропускают много света, что позволяет экономить на электричестве, и хорошо удерживают тепло благодаря семикамерному профилю и трехкамерному стеклопакету.

6.11. Реализация первого «пассивного дома» в поселке «Трехречье в Шаве»

Коттеджный поселок «Трехречье в Шаве» располагается в удивительно красивом месте всего в 29 км от города Нижний Новгород. Его окружает светлый березовый лес, выходящий высоким берегом к месту слияния Волги, Кудьмы и Шавы. Здесь очень красиво, тихо и спокойно. Но главное — это первый в России поселок энергоэффективных домов с ультранизким потреблением электричества и тепла. В этом месте очень хочется жить, потому что будущее здесь уже наступило. Это оптимальное сочетание современных технологий и ежедневного комфорта, прелести жизни на природе и достижений цивилизации.

С мая по ноябрь 2012 года в с. Шава Кстовского района велось строительство первого жилого дома c ультранизким энергопотреблением, и 20 ноября состоялось торжественное открытие объекта.

Институт пассивного дома осуществлял научное сопровождение проекта, оказывал консультации при проектировании для достижения максимальных показателей по энергоэффективности, осуществлял расчеты тепловых мостов и энергопотребления дома, проводил испытания по воздухопроницаемости, а также контроль качества строительных работ.

Основные объемно-планировочные показатели проекта:

Общая площадь дома - 162,52 м².

Энергозависимая площадь дома (по расчетной методике РНРР) - 141 м².

Количество этажей и средняя высота этажа - 2 этажа, 3 м.

Пилотный проект двухэтажного энергоэффективного индивидуального жилого дома разработан с использованием технологий пассивного дома. Наибольшее количество светопрозрачных конструкций дома располагается на Южном фасаде здания для оптимального использования теплопоступлений от солнечной радиации.

Конструкция дома представляет собой деревянный пространственный каркас с заполнением теплоизоляцией ISOVER тип КАРКАС П32. Удалось достичь достаточно высоких теплотехнических показателей наружной оболочки здания. Средняя толщина теплоизоляции в конструкции наружных стен составила 358 мм, пола 408 мм, крыши 520, крыши над первым этажом 595 мм.

Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций дома:

R cтен = 8,71 (м²·°С)/Вт; R пола = 8,92 (м²·°С)/Вт; R кровли = 12,85 (м²·°С)/Вт;

R кровли 1-го эт. = 15,39 (м²·°С)/Вт

Применены пластиковые оконные профили REHAU GENEO c теплоизолирующими вставками. Компаниям AGC Glass Europe и Glass Team удалось найти техническое решение эффективного стеклопакета, соответствующего требованиям для пассивного дома, состоящего из тройного стекла с двумя низкоэмиссионными покрытиями с заполнением аргоном и применением металлопластиковой дистанционной рамки, обеспечивающей лучшие теплотехнические показатели краевых зон стеклопакета.

Теплоизоляционная оболочка дома состоит не только из кровли, стен и пола, но также имеет грани, углы, стыки, места сквозного прохождения элементов строительных конструкций (например, канал для дымохода), где теплопотери увеличены по сравнению с другими поверхностями и появляются тепловые мосты. Все эти элементы были тщательно оптимизированы, проработаны и рассчитаны сотрудниками Института пассивного дома в специальной программе расчета температурных полей. Были выбраны самые оптимальные решения. Вследствие тщательного проектирования продуманы такие конструктивные решения, благодаря которым тепловые потери сведены к минимуму.

Дом использует возобновляемые источники энергии: энергию солнца и грунта. На крыше первого этажа расположен вакуумный солнечный коллектор, который по предварительной оценке должен покрывать около 70% годового потребления на горячее водоснабжение. Источником энергии для дома служит электричество. Система отопления состоит из нескольких маломощных настенных электрических конвекторов фирмы ENSTO мощностью 750, 500 и 250 Вт.

Сбалансированная механическая приточно-вытяжная система вентиляции дома использует тепло вытяжного воздуха с помощью установки ComfoAir 350 от компании Zehnder. Эта система имеет КПД – 84%. Благодаря использованию грунтового теплообменника Comfofond-L550R фирмы Zehnder с длиной контура 196 пог.м труба из сшитого полиэтилена диаметром 32 мм удалось повысить КПД рекуперации до 88%.Для контроля качества наружной оболочки здания сотрудники Института пассивного дома два раза проводили автоматизированные испытания воздухопроницаемости дома с целью определения и устранения негерметичных мест по методике BlowerDoor.По результатам последнего теста непосредственно перед открытием, средняя кратность воздухообмена в доме при разности давлений 50 Па составила: n₅₀ = 0,33 ч-1.Результаты расчета энергопотребления, осуществленные ИПД по методике PHPP, показывают, что удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период составляет: 33 кВт∙ч/м² год при температуре внутреннего воздуха в доме 20 °С; (39 кВт∙ч/м² год при температуре внутреннего воздуха 22 °С.) Общий удельный расход первичной энергии на все бытовые нужды составляет около 178 кВт∙ч/м² год при температуре внутреннего воздуха 20 °С; (И 193 кВт∙ч/м² год при температуре внутреннего воздуха 22 °С.)

Цена этого энергоэффективного дома довольно высока – около 12 млн. рублей.

Модернизация и создание эффективной надежной энергетической базы для развития регионов Российской Федерации – это важнейшая стратегическая задача на сегодняшний день, требующая более полного использования разноплановых ресурсов, принятия сбалансированной нормативной правовой базы, учитывающей специфику регионального развития.

Основные проблемы отечественного энергосбережения лежат в двух плоскостях: законодательной и профессиональной. Существующие федеральные и региональные, муниципальные программы оставляют желать лучшего, поскольку, зачастую переписаны с аналогичных документов прошлых периодов, составленных еще до принятия закона №261-ФЗ.Требуется скорейшая разработка нормативных актов, способных реально регулировать вопросы энергосбережения и отношения между ЭСКО и энергетическими компаниями.

С другой стороны, необходимы серьезные исследования в области адаптации западных моделей энергосервиса на российском рынке, разработка собственных технологий энергосбережения, ориентированных на особенности отечественных промышленных и жилых объектов, существующих в конкретных климатических условиях России.

На данный момент можно заметить, что энергосбережение в нашей стране начинает потихоньку развиваться. Ряд построенных объектов доказывают, что энергоэффективное домостроение это целесообразно и это возможно. В проектах применяют всевозможные материалы и оборудование и практикуют совместное с зарубежными специалистами строительство. А проекты реализованные инженерами-любителями вселяют надежду в то, что такие технологии в будущем станут массовыми и более доступными.

Схема энергоэффективного поселка «Трехречье в Шаве»

Выводы

Модернизация и создание эффективной надежной энергетической базы для развития регионов Российской Федерации – это важнейшая стратегическая задача на сегодняшний день, требующая более полного использования разноплановых ресурсов, принятия сбалансированной нормативной правовой базы, учитывающей специфику регионального развития.

Основные проблемы отечественного энергосбережения лежат в двух плоскостях: законодательной и профессиональной. Существующие федеральные и региональные, муниципальные программы оставляют желать лучшего, поскольку, зачастую переписаны с аналогичных документов прошлых периодов. Требуется скорейшая разработка нормативных актов, способных реально регулировать вопросы энергосбережения и отношения между ЭСКО и энергетическими компаниями. С другой стороны, необходимы серьезные исследования в области адаптации западных моделей энергосервиса на российском рынке, разработка собственных технологий энергосбережения, ориентированных на особенности отечественных промышленных и жилых объектов, существующих в конкретных климатических условиях России.

На данный момент можно сказать, что энергосбережение в нашей стране начинает потихоньку развиваться. Ряд построенных объектов доказывают, что энергоэффективное домостроение — это целесообразно и это возможно. В проектах применяют всевозможные материалы и оборудование, практикуют совместное строительство с зарубежными специалистами. Проекты, реализованные инженерами-любителями, вселяют надежду в то, что такие технологии в будущем станут массовыми и более доступными.

Рассмотрим архитектурные особенности, технические решения и инженерное оборудование, примененные в энергоэффективном домостроении России.

В проекте Green Balance отношение площади ограждающих конструкций к полезной площади дома меньше, чем в традиционных домах. Достигнуто за счет компактной формы и того, что цокольный этаж заглублен, но используется как полноценный жилой этаж. Пол утеплен плитами Флор Баттс толщиной 120 мм с устройством армирующей стяжки. Стены цокольного этажа утеплены плитами Венти Баттс 120 мм + Ламелла Мат 25 мм с покрытием фольгой. Почти все наружные стены выполнены из деревянного каркаса с двойной обрешеткой, с заполнением каркаса теплоизоляционными плитами Лайт Баттс 150 мм. Материал кровельного покрытия – рулонный битумный материал на основе стеклохолста по ОСБ-плите. Одна из стен служит пассивным кондиционером и регулятором влажности. Отопление и горячее водоснабжение дома обеспечивается индивидуальной котельной, котел комбинированный – твердотопливный с возможностью установки газовой или дизельной горелки с высоким КПД. Воздухообмен осуществляется системой вентиляции с минимальным потреблением энергии с рекуператором тепла. Звукоизоляция- плиты Акустик Баттс 2 х 50 мм. Используется геотермальный насос. Окна пяти камерного профиля с низкоэмиссионным покрытием обеспечивают максимальное поступление дневного света.

Солнечные коллекторы обеспечивают дом «Freedom» горячей водой, планируется установить ветряк. В качестве утеплителя и стенового материала были использованы прессованные соломенные блоки «Экотэп». Многокамерный сложный септик. Вместо скважины — колодец.

«Пассивные» технологии были реализованы с помощью следующих решений: здание построено по технологии несъемной опалубки. Несущей конструкцией является 15-сантиметровый слой армированного бетона, который заливался в опалубку из пенополистирола толщиной 5 см (внутренний слой) и 10 см (внешний). В качестве дополнительного утепления использовался неопор. Установлен также тепловой насос.

Толщина каркаса стен Активного дома– 550 мм В качестве теплоизоляционного материала использованы легкие плиты из минеральной ваты ISOVER Каркас-П32. Вся несущая конструкция образована пространственной решеткой сложной формы, обеспечивающей прочность и жесткость всей конструкции. Все инженерные системы здания интегрированы в единую автоматизированную систему управления. Датчики, установленные внутри и снаружи дома, измеряют температуру, силу ветра «за бортом», контролируют освещенность, уровень CO2 и влажность. На крыше размещены солнечные коллекторы, аккумулирующие тепло Солнца и даже зимой производящие горячую воду.

Житель Магнитогорска в своем доме установил электрические теплые полы. Есть дополнительная дровяная печь на случай длительного отсутствия электричества. Дом оборудован системой вентиляции с рекуперацией тепла удаляемого воздуха. В качестве утеплителя использовался пирог из пенополиуретана (ППУ) и пенопласта (ПСБ-С), толщина переменная от 150 до 200 мм. Кроме того, дополнительно ставилась отражающая изоляция – Пенофол. Солнечные коллекторы используются для нагрева воды. Высокоэффективные кондиционеры работают в паре с системой вентиляции. Целый поселок из энергоэффективных домов планируется построить из системы строительных блоков Дюрисол. Фундамент дома запроектирован свайно-ростверковый. В качестве кровли буду применяться металочерепица и профнастил.

В следующем энергоэффективном доме использовали пассивный клееный профилированный брус с эффективным утеплителем (экструдированный пенополистерол). Панорамное остекление – деревянные пятикамерные окна в доме высотой до 4 метров. Тепловой насос мощностью 9,7 кВт. . Теплые полы, воздушная система с рекуперацией тепла, гелиоколлекторы. Дом имеет односкатную крышу, что позволяет максимально собирать дождевую воду в специальную емкость. Внутри дома все смесители оснащены сенсорными датчиками. Автономная канализационная система с глубокой биологической очисткой сточных вод.

Каркас Энергоэффективных домов в Якутии строится из дерева, обшивка - из стекломагниевых листов, утепление производится за счет пенополистирола толщиной 10 см и монолитного теплоизоляционного пенобетона толщиной 20 см. Система отопления газовая. Трехслойные канализационные емкости с использованием пенополиуретанового утеплителя.

Пассивный дом в Томске удалось построить с помощью особой теплоизоляции, которая достигается за счет– полистиролбетона. Фундамент- плита. Интересно, что все коммуникации закладываются сразу и оказываются «замурованы» в стену. Огромные окна высотой в человеческий рост.

Реализация первого «пассивного дома» в поселке энергоэффективных домов «Трехречье в Шаве». Дом представляет собой деревянный пространственный каркас с заполнением теплоизоляцией ISOVER тип КАРКАС П32. Средняя толщина теплоизоляции в конструкции наружных стен составила 358 мм, пола 408 мм, крыши 520, крыши над первым этажом 595 мм.Применены пластиковые оконные профили REHAU GENEO c теплоизолирующими вставками.Дом использует возобновляемые источники энергии: энергию солнца и грунта. На крыше первого этажа расположен вакуумный солнечный коллектор. Система отопления состоит из нескольких маломощных настенных электрических конвекторов фирмы ENSTO мощностью 750, 500 и 250 Вт.

Успешная практика реализации энергоэффективных домов подтверждает, что экодом-это целесообразно, реализуемо и доступно. Резюмируя всё вышеизложенное, можно прийти к следующему выводу: при разумном использовании передовых технологий, ведения общегосударственной политики, повышения уровня сознания населения можно добиться больших успехов в сфере энергосбережения.

7. Анализ существующих тенденций

Россия располагает масштабным недоиспользуемым потенциалом энергосбережения, который по способности решать проблему обеспечения экономического роста страны сопоставим с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов. Энергоемкость российской экономики существенно превышает в расчете по паритету покупательной способности аналогичный показатель в США, в Японии и развитых странах Европейского Союза.

Нехватка энергии может стать существенным фактором сдерживания экономического роста страны. По оценке, до 2015 года темпы снижения энергоемкости при отсутствии скоординированной государственной политики по энергоэффективности могут резко замедлиться. Это может привести к еще более динамичному росту спроса на энергоресурсы внутри страны. Запасов нефти и газа в России достаточно, однако увеличение объемов добычи углеводородов и развитие транспортной инфраструктуры требуют значительных инвестиций.

Меры по снижению энергоемкости за период 1998-2005 гг. оказались недостаточными для того, чтобы остановить динамичный рост спроса на энергию и мощность. Рост спроса на газ и на электроэнергию оказался выше предусмотренных «Энергетической стратегией России» значений. Суммарное энергопотребление России в 2007 г. составило порядка 990 млн. т.у.т. При доведении внедрения энергосберегающего и энергоэффективного оборудования до уровня в странах – членах ЕС, энергопотребление снизилось бы до величины 650 млн. т.у.т. Другими словами, около 35% энергии у нас теряется.

Барьеры, сдерживающие развитие энергосбережения и энергоэффективности в стране, можно разделить на четыре основные группы:

- недостаток мотивации;

- недостаток информации;

- недостаток опыта финансирования проектов;

- недостаток организации и координации.

Существует два пути решения возникшей проблемы:

· первый - крайне капиталоемкий путь наращивания добычи нефти и газа и строительства новых объектов электрогенерации;

· второй - существенно менее затратный, связанный с обеспечением экономического роста в стране за счет повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.

Следует отметить, что на практике необходим симбиоз первого и второго вариантов с несомненным приоритетом энергоэффективности.

Систематическая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в различных секторах и сферах экономики России началась после принятия федерального закона РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». В 2010 году Минэнерго России совместно с ЗАО «АПБЭ», ООО «ЦЭНЭФ» и ФГУ «РЭА» разработало Государственную программу Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года.» («ГПЭЭ-2020»), которая была одобрена на заседании Правительства Российской Федерации 21.10.2010 и утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 27.12.2010 № 2446-р.Программа призвана стать инструментом решения масштабной задачи по снижению к 2020 году энергоемкости ВВП на 40%.

Для реализации прописанных в Программе мероприятий необходимо привлечь финансирование из различных источников. Кроме этого, участники программы должны в обязательном порядке установить современные приборы учета и провести энергетические обследования. Поскольку инвестиционные проекты по энергосбережению и технико-экономическое обоснование мероприятий немыслимы без объективных данных учета и результатов обследования.

Решение задач, поставленных в рамках Программы, требует высокой степени координации действий не только федеральных органов исполнительной власти, но и органов власти субъектов Российской Федерации, местного самоуправления, организаций и населения. Содействовать этому будет Российское энергетическое агентство (РЭА), на которое приказом Минэнерго возложена функция оперативного управления Госпрограммой.

Потенциал получения прибыли от долгосрочных инвестиций в повышение энергоэффективности российской энергетики оценивается западными специалистами в 300 миллиардов долларов. Однако пока российские и западные инвесторы неохотно идут в этот сектор.Их останавливает недоработанная нормативно-правовая база отрасли и отсутствие примеров практического применения энергоэффективных технологий. Потому Министерством принято решение развивать практику энергосервисных контрактов. В частности, Минэнерго планирует создать федеральную энергосервисную компанию, которая будет на 100% принадлежать государству, и выступит инициатором новых проектов. Она будет принимать на себя весь риск и сможет даже входить в акционерный капитал региональных энергосервисных компаний, которые должны проводить энергомодернизацию российских предприятий.

В российском ТЭКе - один из самых больших потенциалов в области энергоэффективности. В частности, речь идет о серьезной модернизации распределительно-сетевого комплекса, где у нас по-прежнему наблюдаются значительные потери. При соответствующей модернизации их можно сократить в два раза.

8. Список используемой литературы

1. Арутюнян А.А. Основы энергосбережения - 2007г. - 600 стр.

2. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Технология энергосбережения– 2006г. - 352 стр.

3. Самарин О.Д. Теплофизические и технико- экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании. МГСУ-Тисо-принт , 2007 г.

4. Олег Самарин Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность Издательство ассоциации строительных вузов 2011 г. 296 стр.

5. Бадьин Геннадий Михайлович Современные технологии строительства и реконструкции зданий 2013 г.-288 стр.

6. Электронный журнал по энергосбережению и энергоэффективности «ЭНЕРГОСОВЕТ» [Электронный ресурс] -http://www.energosovet.ru

7. Официальный сайт министерства энергетики РФ [Электронный ресурс] -http://minenergo.gov.ru

8. Сайт Некоммерческое партнерство инженеров [Электронный ресурс] -http://www.abok.ru

9. Сайт Институт пассивного дома. Статья Открытие первого индивидуального жилого дома с ультранизким энергопотреблением в Нижегородской области. [Электронный ресурс]- http://www.passiv-rus.ru

10. Сайт. Социально- экономический портал Beta. Практика разработки и строительства энергоэффективных и экологических домов в Германии [Электронный ресурс]- http://ru.exrus.eu

11. Сайт Технологии энергосбережения, ППУ 21 век. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПЕРВЫХ ПАССИВНЫХ ДОМОВ [Электронный ресурс]- http://www.ppu21.ru

12. Сайт ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ БЫСТРОВОЗВОДИМЫЕ ДОМА. [Электронный ресурс]- http://www.eefx.ru

13. Сайт ForumHouse Энергоэффективные дома. Вопросы и ответы. [Электронный ресурс]- http://www.newshouse.ru

14. Сайт Инженера-любителя Евгения Колонюка [Электронный ресурс]- http://www.newshouse.ru

15. Сайт Своими руками. Строительство энергоэффективного, пассивного дома – чертежи и фото, устройство и конструкция [Электронный ресурс]- http://kak-svoimi-rukami.com

Код для цитирования: Скопировать